Aké sú bežné chyby kovovej 3D tlače pri výrobe foriem?

一, Vnútorné chyby: vrahovia, ktorí nevidíte, robia plesne slabšou
1. Pórovitosť
Póry sú najčastejšie vnútorné chyby v kovových formách na 3D tlač. Vznikajú vtedy, keď sa nepoužívajú správne práškové suroviny, parametre procesu a ochranné prostredie. Zdroj hovorí, že ho možno rozdeliť do dvoch skupín:
Póry spojené so surovinami: Keď kovové kvapôčky stuhnú, plyn z nich úplne neunikne. Namiesto toho vytvára póry široké len niekoľko mikrometrov. Napríklad, ak prášok z titánovej zliatiny Ti-6Al-4V obsahuje bubliny, prejdú priamo do predmetu, ktorý sa tlačí.
Pórovitosť spôsobená procesom: Ak je hustota energie lasera príliš nízka, kovový prášok sa úplne neroztopí. Ak je energia príliš vysoká, roztavený bazén sa veľmi pohybuje, čo nasáva plyn. Napríklad v procese SLM (Selective Laser Melting), ak je rýchlosť skenovania príliš vysoká alebo hrúbka vrstvy príliš veľká, tavný bazén sa stáva menej stabilným a rýchlo sa vytvárajú sférické alebo eliptické póry.
Vplyv: Póry môžu znížiť hustotu formy (zvyčajne nad 99 %), čo môže výrazne znížiť jej pevnosť v ťahu a únavovú životnosť. Štúdie ukázali, že 1% nárast pórovitosti môže viesť k 20% až 30% zníženiu únavovej životnosti foriem Ti-6Al-4V.
2. Žiadna fúzia
Ne{0}}chyby fúzie sa prejavujú ako slabé väzby medzi vrstvami alebo skenovacími čiarami. Bežne sa to stáva, keď nie je dostatok energie alebo sú použité nesprávne postupy skenovania. Napríklad:
Nedostatok fúzie medzivrstvy: Keď je intenzita lasera príliš nízka alebo hrúbka vrstvy príliš veľká, kovové vrstvy vedľa seba sa neroztopia úplne a zanechajú ostré hrany.
Neúplné splynutie snímacích línií: Ak sú snímacie línie príliš ďaleko od seba alebo sa laser dostatočne neprekrýva, budú medzi nimi neroztopené častice prášku.
Náraz: Ne{0}}chyby spojené s fúziou môžu výrazne oslabiť pevnosť formy v šmyku a odolnosť proti nárazu, najmä keď je vystavená dynamickému zaťaženiu. Tým je väčšia pravdepodobnosť, že sa rozbije. Napríklad počas procesu lisovania automobilových foriem môžu čiastočné chyby fúzie spôsobiť štiepenie alebo odlupovanie povrchu formy.
2, Povrchové chyby: hlavný problém, ktorý spôsobuje, že formy sú menej presné
1. Drsnosť povrchu
Drsnosť povrchu foriem na 3D tlač kovu je zvyčajne Ra 10–20 μm, čo je podstatne viac ako Ra 0,8–3,2 μm bežného spracovania. Môže to spôsobiť veľa vecí, ako napríklad:
Schodisko: Spôsob, akým je vyrobený, naskladaním vrstiev na seba, mu dáva na boku stupňovitý tvar.
Zmeny v roztavenom bazéne: Keď tekutý kov stuhne, môže spôsobiť hrbole alebo poklesy, ak je povrchové napätie v roztavenom bazéne nerovnomerné alebo ochranný prúd vzduchu je nestabilný.
Dopad: Vysoká drsnosť povrchu môže spôsobiť nahromadenie napätia a skrátiť únavovú životnosť formy. Zároveň majú drsné povrchy tendenciu nasávať nečistoty a iné nečistoty v mazivách alebo rezných kvapalinách, čo urýchľuje opotrebovanie. Napríklad pri vstrekovacích formách môže prílišná drsnosť povrchu spôsobiť stopy toku alebo nerovnomerný lesk na povrchu plastových dielov.
2. Balling
Sferoidizácia je bežným problémom pri výrobe kovových-práškových lôžok. Stáva sa to, keď tekutý kov tuhne na guľovité častice v dôsledku povrchového napätia. Môže to spôsobiť veľa vecí, ako napríklad:
Nízka hustota energie: Kovový prášok sa neroztopí úplne, preto vytvára samostatné sférické častice.
Vysoká hustota energie: Roztavený bazén prudko špliecha a kvapôčky sa na prášku, ktorý sa ešte neroztopil, zmenia na guľôčky.
Dopad: Sferoidizácia môže spôsobiť, že vrstva prášku bude menej hladká, čo môže viesť k nerovnomernému rozloženiu prášku a dokonca poškodeniu škrabky pri tlači ďalšej vrstvy. Sferoidizované častice zároveň zhoršia kvalitu povrchu formy a sťažia jej leštenie.
3, Konštrukčné chyby: možné nebezpečenstvá, ktoré by mohli ovplyvniť stabilitu formy
1. Zostal stres a praskanie
Počas procesu 3D tlače kovu sa zvyšuje tepelné napätie, pretože kov sa rýchlo zahrieva a ochladzuje. Ak je zvyškové napätie vyššie ako medza klzu materiálu, môže spôsobiť trhliny. Existujú rôzne druhy trhlín, ako napríklad:
Praskanie pri tuhnutí: Rozdiel teplôt medzi roztaveným bazénom a stuhnutým kovom je príliš veľký, takže tekutý kov zle tečie a nemôže kompenzovať deformáciu zmršťovaním.
Tvorba niečoho tekutého Praskanie: Hranice zŕn v zóne čiastočného tavenia sa topia a praskajú, keď sú vystavené tepelnému namáhaniu.
Vplyv: Trhliny môžu spôsobiť poškodenie formy priamo, najmä na miestach s vysokou teplotou alebo korozívnymi materiálmi, kde sa trhliny šíria rýchlejšie. Napríklad vo formách na tlakové liatie- môžu chyby spôsobiť únik hliníkovej kvapaliny, čo môže predstavovať bezpečnostné problémy.
2. Deformácia z deformácie
Nesúlad tepelného napätia medzi substrátom a tlačeným predmetom je najčastejším zdrojom deformácie deformácie. Prejavuje sa ako prehnutie smerom nahor alebo celkové zdeformovanie okraja tlačenej časti. Nasledujú niektoré z vecí, ktoré to môžu spôsobiť:
Nedostatočné predhriatie substrátu: Na začiatku tlače majú substrát a prášok úplne odlišné teploty, čo spôsobuje nerovnomerné zmrštenie.
Nosná konštrukcia nie je dobre navrhnutá: Keď sú nosná konštrukcia a tlačená časť spojené, vzniká napätie, ktoré spôsobuje deformáciu pri uvoľnení spojenia.
Vplyv: Deformácia a deformácia môžu spôsobiť, že forma bude mať nesprávnu veľkosť, čo znemožní zostavenie so správnymi časťami. V najhorších prípadoch sa musí vyhodiť a vytvoriť znovu, čo zvyšuje náklady na jeho výstavbu. Napríklad pri výrobe veľkých vstrekovacích foriem môže deformácia a deformácia spôsobiť príliš veľkú vôľu od formy, čo spôsobí, že plastové diely blikajú.
4, Stratégia pre optimalizáciu: plná kontrola procesu od začiatku do konca
1. Zlepšenie parametrov procesu
Riadenie hustoty energie: Ak chcete, aby bol kúpeľ taveniny stabilnejší, zmeňte výkon lasera, rýchlosť skenovania a hrúbku vrstvy. Napríklad, aby sa udržala správna hladina taveniny a nízke riziko rozstreku, materiál Ti-6Al-4V by mal mať hustotu energie 40–60 J/mm³.
Návrh stratégie skenovania: Použite skenovanie ostrovov, skenovanie šachovnice alebo taktiku rotačného skenovania, aby ste zabránili nárastu tepelného stresu. Napríklad otočenie každej vrstvy o 67 stupňov v smere skenovania môže pomôcť zbaviť sa veľkého zvyškového napätia.
2. Technológia pre následné{1}}spracovanie
Izostatické lisovanie za tepla (HIP) odstraňuje vnútorné póry a zvyšuje hustotu na viac ako 99,9 % pri nastavení vysokého-tlaku a vysokej-teploty. Napríklad SLM formy ošetrené HIP-môžu mať zvýšenú únavovú pevnosť o viac ako 50 %.
Spracovanie a leštenie strojom: Môžete získať povrch s Ra menším alebo rovným 0,4 μm použitím CNC obrábania na zníženie drsnosti a potom buď elektrolytickým leštením alebo vibračným brúsením.
3. Aktualizácie nástrojov a materiálov
Kontrola kvality prášku: Ak chcete obmedziť chyby v surovinách, vyberte si prášky, ktoré sú-kvalitné, majú vysokú sférickosť, dobre tečú a majú nízku koncentráciu kyslíka. Napríklad prášky vyrobené atomizáciou majú sférickosť vyššiu ako 95 %.
Vylepšenie presnosti zariadení: Na dosiahnutie presnosti určovania polohy ± 5 μm a zníženie efektov krokov používame vysoko presné lasery, systémy dynamického zaostrovania a uzavretú-slučku spätnej väzby.