Vyžadujú všetky kovové 3D tlačené diely tepelné spracovanie?

1. Hlavnou úlohou tepelného spracovania je zbaviť sa nedostatkov a urobiť veci lepšie.
Procesy zahrievania, izolácie a chladenia môžu výrazne zlepšiť mikroštruktúru kovových 3D tlačených dielov tepelným spracovaním. Vďaka tomu tieto diely celkovo lepšie fungujú.
Zbavenie sa zvyškového napätia: Nerovnomerné ochladzovanie a tuhnutie počas tlače môže ľahko spôsobiť zvyškové napätie vo vnútri kusov, ktoré môže spôsobiť ich ohnutie alebo rozbitie. Pomalé chladenie počas procesu žíhania môže pomôcť zmierniť stres. Po žíhaní môže byť napríklad miera zníženia napätia konštrukčných častí letectva viac ako 80 %.
Zlepšenie mechanických vlastností: Spoločné kalenie a popúšťanie môže urobiť veci oveľa tvrdšími a silnejšími. Napríklad po kalení je nehrdzavejúca oceľ 316L o 30 % tvrdšia a odolnejšia voči opotrebovaniu, vďaka čomu je vhodná pre mechanické časti, ktoré musia niesť veľkú váhu.
Zjemnenie zŕn: Proces smerovej rekryštalizácie riadi tepelný gradient, aby sa drobné zrná spojili do stĺpcových kryštálov. Vďaka tomu je materiál schopný lepšie odolávať tečeniu pri vysokých teplotách. Výskum MIT naznačuje, že po úprave smerovou rekryštalizáciou veľkosť zŕn vysokoteplotných zliatin na báze niklu -narastie- o niekoľko rádov a životnosť pri tečení trvá oveľa dlhšie.
Úprava pre zahusťovanie: Izostatické lisovanie za horúca (HIP) zbavuje vnútorné póry použitím vysokej teploty a vysokého tlaku. Vďaka tomu je hustota materiálu takmer 100%. Napríklad úprava HIP zvýšila únavovú životnosť kotúčov turbín v leteckých motoroch pri nízkom cykle z 5 000 cyklov na 20 000 cyklov.
2. Situácie bez tepelného spracovania: zlepšenie materiálových charakteristík a procesov
Napriek tomu, že tepelné spracovanie má množstvo výhod, komponenty je možné okamžite použiť bez ďalšej práce v nasledujúcich situáciách:
Časti, ktoré nevyžadujú veľké napätie: Ak je štruktúra súčiastky základná, veľkosť je skromná a nezáleží na zvyškovom napätí, nemusíte ju žíhať. Napríklad menšie dekoratívne alebo -nenosné- konštrukčné časti sa pravdepodobne nebudú zdeformovať a tepelné spracovanie nestojí za peniaze.
Rôzne kombinácie materiálov a procesov: Niektoré materiály počas tlače vytvorili dokonalé mikroštruktúry. Napríklad technika selektívneho tavenia elektrónovým lúčom (EBSM) sa ochladzuje pomalšie, čo znamená, že tlačené diely zo zliatiny titánu (Ti6Al4V) nezhrubnú, čo je dobré pre lekárske implantáty, pretože musia byť biokompatibilné.
Scenár venujúci pozornosť kvalite povrchu: Ak má byť súčiastka veľmi hladká, tepelné spracovanie môže spôsobiť jej oxidáciu alebo zmenu tvaru. V tomto bode môže byť tepelné spracovanie nahradené metódami povrchovej úpravy vrátane chemického leštenia a laserového leštenia. Po elektrochemickom leštení sa drsnosť povrchu implantátov z poréznej titánovej zliatiny zníži zo 6–12 μm na 0,2–1 μm bez potreby ďalšieho tepelného spracovania.
Overenie rýchleho prototypovania: Tepelné spracovanie môže predĺžiť vývojový cyklus vo fáze návrhu produktu. Napríklad integrovaný flexibilný pánt v oblasti spotrebnej elektroniky potrebuje rýchlu výrobu prototypových dielov a priame použitie tlačených dielov môže urýchliť proces overovania.
3. Rámec pre rozhodovanie: Hľadanie správnej rovnováhy medzi výkonom, nákladmi a efektívnosťou
Na rozhodnutie, či sa má alebo nemá vykonať tepelné spracovanie, je potrebný dôkladný pohľad na nasledujúce premenné:
Funkčné požiadavky: Časti letectva a kozmonautiky musia byť schopné zvládnuť obrovské teploty a namáhanie, a preto je dôležité tepelné spracovanie.
Lekárske implantáty musia byť pevné a bezpečné pre telo a žíhanie alebo ošetrenie HIP im môže pomôcť lepšie fungovať.
Ak je jediné, na čom záleží, ako umelecké sochy alebo exponáty vyzerajú, tepelné spracovanie možno vynechať, aby ste ušetrili peniaze.
Zliatiny na báze niklu-za vysokých teplôt-majú tendenciu praskať, preto potrebujú pevný roztok a ošetrenie starnutím, aby boli odolnejšie.
Diely vyrobené z hliníkovej zliatiny (napríklad AlSi10Mg) obsahujú mikroskopické zrná, vďaka čomu sú okamžite ľahké.
Typ procesu: Proces tavenia práškového lôžka (PBF) musí byť žíhaný, pretože rýchlo ochladzuje a zanecháva za sebou veľa napätia.
Pretože má vysoký tepelný príkon a nízku úroveň napätia, technika usmerňovaného nanášania energie (DED) znižuje potrebu tepelného spracovania.
Obmedzenia nákladov: Nákup a prevádzka vybavenia HIP je drahá, čo sťažuje malým a stredným -podnikom ich získanie. Musia nájsť kompromis medzi výkonom a cenou.
Tepelné spracovanie komplikovaných konštrukčných komponentov môže spôsobiť zmenu tvaru. Aby sa tomu zabránilo, optimalizácia simulácie by sa mala použiť na podporu návrhu a zvýšenie výdavkov na výskum a vývoj.