Ako sa vyhnúť deformácii kovových 3D tlačených dielov pri obrábaní?

一, Konštrukčná fáza: Optimalizácia topológie pomocou simulácie napätia
1. Simulácia rozloženia napätia a prestavba konštrukcie
Spoločnosť, ktorá vyrába lopatky turbín pre letecký priemysel, použila softvér Simufact Additive na spustenie simulácie tepelnej mechanickej väzby. Pozorovali, že typické konštrukcie vykazujú koncentráciu napätia v zóne prechodu koreňa čepele. Zmena pravého uhla prechodu na zaoblený rohový prechod s polomerom 5 mm a vyplnenie oblasti, ktorá nenesie napätie mriežkovou štruktúrou, znížilo vrchol napätia zo 420 MPa na 280 MPa a deformáciu tlače o 62 %. Tento scenár ukazuje, že optimalizácia topológie založená na simulácii dokáže nájsť miesta s vysokým-napätím v predstihu a dosiahnuť rozloženie napätia dokonca aj zmenou štruktúry.
2. Inteligentný dizajn štruktúr, ktoré vydržia
Empirické vzorce sa používajú v tradičnom dizajne podpory, ktorý môže ľahko spôsobiť nahromadenie tepla v jednej oblasti. Softvér VoxelDance Engineering od Manga Technology využíva technológiu kompenzácie deformácie skenovania na automatické vytváranie podporných štruktúr, ktoré zodpovedajú tvarom dielov. Táto metóda zlepšuje hustotu distribúcie podpory pri tlači umelých kĺbových rukovätí vo firme na výrobu zdravotníckych pomôcok. Znižuje hĺbku poškodenia povrchu spôsobeného odstránením podpory po spekaní z 0,3 mm na 0,05 mm a znižuje množstvo potrebného materiálu podpory o 30 %.
3. Vytvorenie modelu kompenzácie pred-deformácie
Pre telesá leteckých hydraulických ventilov, ktoré musia byť presné s presnosťou ± 0,02 mm, používa spoločnosť Platinum Technology Company uzavretý-proces nazývaný „kompenzácia skenovania tlače“. V tomto procese je originálny model vytlačený z nehrdzavejúcej ocele 316L a 3D skener ATOS Triple Scan získa aktuálne údaje o deformácii. Tieto údaje sa potom použijú na vytvorenie modelu spätnej pred{6}}deformácie v softvéri Magics. Po dvoch kolách korekcie sa základná rozmerová tolerancia dielov zmenila z ± 0,15 mm na ± 0,03 mm, čo je to, čo letecké normy potrebujú.
2, Fáza procesu: Spoločná kontrola viacerých parametrov
1. Zmena nastavení lasera za chodu
Zariadenie Huashu High Tech FS200M dynamicky menilo výkon lasera a rýchlosť skenovania pri tlači spaľovacej komory určitého motora sledovaním teplotného poľa roztaveného bazéna v reálnom čase. V oblasti hrúbky steny 3 mm bol použitý parameter 800 W/1200 mm/s a v oblasti hrúbky steny 0,8 mm bol použitý parameter 600 W/800 mm/s. Táto úprava parametrov priečky znižuje príkon tepla v tenkostenných sekciách o 40 % a zvyškové napätie o 55 %. Tiež rieši problém deformácie spekania v 0,5 mm konzolovej štruktúre.
2. Zlepšenie postupu kladenia prášku
Zariadenie EOS M 400-4 využíva adaptívnu technológiu nanášania prášku na riešenie vplyvu hrúbky vrstvy prášku na deformáciu. Udržuje hrúbku vrstvy na 40 μm v oblasti podpory a dynamicky ju mení na 25 μm vo voľnej-povrchovej ploche. Skúšobné údaje ukazujú, že tento prístup znižuje nesúososť medzi vrstvami tenkostenných častí z 0,12 mm na 0,03 mm a zvyšuje hodnotu drsnosti povrchu Ra z 12,5 μm na 6,3 μm.
3. Kontrola atmosféry cez inertný plyn
Zariadenie Platinum BLT-S800 udržuje pri tlači ortopedických implantátov zo zliatiny titánu veľmi nízke úrovne vzduchu a vlhkosti (menej ako 10 % relatívnej vlhkosti a 50 str./min.). Robí sa to pomocou uzavretého-systému kontroly. Experimenty, ktoré porovnávajú rôzne prostredia ukázali, že toto môže znížiť rýchlosť oxidácie prášku z 0,8 % na 0,15 %. Tým sa rieši problém oxidových filmov, ktoré sťažujú spojenie vrstiev, a diely sú o 18 % pevnejšie.
3,Fáza po-spracovaní je, keď sú chyby opravené a výkon sa zlepšuje.
1. Zahusťovanie izostatickým lisovaním za tepla (HIP).
Konkrétny podnik v oblasti leteckých motorov použil 15-litrové zariadenie na izostatické lisovanie za tepla QIH- na prácu na súčiastkach z vysokoteplotnej zliatiny Inconel 718. Udržiavaním častí pri teplote 1200 stupňov /150 MPa počas 4 hodín boli hustejšie (z 99,2 % na 99,98 %) a menej porézne (z 0,3 % na 0,002 %). Únavová životnosť spracovaných dielov je trikrát dlhšia a mikrotrhlinky, ktoré sa vytvorili počas procesu spekania, sú úplne preč.
2. Proces spádového tepelného spracovania
Pre telesá hydraulických ventilov z nehrdzavejúcej ocele 316L vykonajte trojkrokový proces tepelného spracovania: žíhanie na uvoľnenie napätia pri teplote 550 stupňov počas 2 hodín, ošetrenie roztokom pri teplote 1050 stupňov počas 1 hodiny a ošetrenie starnutím pri teplote 480 stupňov počas 4 hodín. Tento postup robí diely tvrdšími, od 180HV do 280HV, a znižuje zvyškové napätie z 320MPa na 80MPa. Toto rieši problém rozmerového odskoku po obrábaní.
3. Technológia na odstránenie inteligentnej podpory
Na zariadení DMG MORI LASERTEC 65 3D sa na odstraňovanie podpery používa päťosové spojovacie obrábacie centrum: rezná sila sa monitoruje v reálnom čase prostredníctvom systému Force Control a automaticky sa nastavuje rýchlosť posuvu. Testy preukázali, že táto technológia uľahčuje odstraňovanie podpery o 40 % a udržuje hĺbku poškodenia povrchu do 0,02 mm, čo je to, čo letecké časti potrebujú, aby zostali neporušené.