1, Dôvody a výsledky problémov s pórmi
Jeden z najčastejšie sa vyskytujúcich druhov chýb v kovových 3D tlačených častiach, póry výrazne ovplyvňujú mechanické vlastnosti leteckých častí. Póry sa tvoria komplikovaným spôsobom, väčšinou súvisiacim so surovinami a tými, ktoré vznikajú pri laserovej aktivite.
Suroviny majú vo všeobecnosti póry zo zachytených plynov v kovových práškoch a ochranného prostredia v strojoch. Kovový prášok sa rýchlo topí a tuhne v procese kovovej 3D tlače a silné zmeny v tavenine môžu spôsobiť, že plyn úplne neunikne, čím sa vytvárajú póry. Tieto otvory majú zvyčajne guľový alebo eliptický tvar a významne ovplyvňujú mechanické vlastnosti súčiastky prostredníctvom veľkosti, množstva, tvaru a orientácie.
Póry vytvorené laserovým pôsobením úzko súvisia s parametrami procesu. Ak je vstupná energia počas procesu laserového spekania príliš veľká alebo príliš malá, môžu vzniknúť póry. Tekutý kov strieka na neroztopený kovový prášok, keď je energia príliš vysoká, vytvára striekance a póry; keď je energia príliš nízka, kovový prášok nie je úplne roztavený, čo spôsobuje nedostatočné spojenie medzi vrstvami a vytváranie pórov.
Únavovú životnosť a pevnosť v ťahu leteckých komponentov môžu výrazne znížiť póry. Najmä povrchové-póry majú veľký vplyv na únavové vlastnosti vyrábaných komponentov. Okrem toho môžu mikroštruktúru a mechanické vlastnosti komponentov ovplyvňovať póry, a tak ovplyvniť celkový výkon komponentov prostredníctvom nerovnakých vlastností materiálu.
2, Dôvody a dôsledky problémov s crackom
Ďalšou typickou chybou v procese kovovej 3D tlače sú praskliny, ktoré vážne ohrozujú spoľahlivosť a bezpečnosť leteckých dielov. Rozloženie teplôt, zvyškové napätie a neadekvátne tavenie – to všetko má vplyv na tvorbu trhlín.
Výrazný teplotný rozdiel medzi roztaveným bazénom a stuhnutým kovom v procese kovovej 3D tlače spôsobuje značné skreslenie roztaveného bazéna. Ale nízka tekutosť kvapaliny spôsobuje, že nie je schopná kompenzovať skreslenie spôsobené roztaveným kúpeľom, takže vznikajú trhliny tuhnutia. Okrem toho, v súvislosti s rozsahom skvapalňovania, štruktúrou zŕn, tepelným predĺžením, zmršťovaním kovu a obmedzením, niektoré zóny tavenia môžu tiež vykazovať skvapalňovacie lomy.
Pevnosť a životnosť komponentov lietadla môže byť výrazne zmenená existenciou trhlín. Najmä pri cyklickom zaťažení, kde sa trhliny šíria a nakoniec spôsobujú lom komponentu, sú trhliny jednou z hlavných príčin únavového zlyhania. Okrem toho môžu mať vplyv na distribúciu napätia komponentov trhliny, čo vedie ku koncentrácii napätia a rýchlej degradácii komponentov na únavu.
3, Stratégia reakcie
Nasledujúce techniky pomáhajú riešiť problémy s pórovitosťou a praskaním kovovej 3D tlače:
Maximalizácia parametrov procesu: Je možné efektívne regulovať tvorbu pórov a trhlín zmenou parametrov procesu, ako je výkon lasera, rýchlosť skenovania a hrúbka vrstvy prášku. Vhodné parametre procesu pomáhajú zaručiť dostatočné roztavenie a stuhnutie kovového prášku, čím zabraňujú vzniku trhlín a pórov.
Výber prémiových kovových práškov na zníženie pórovitosti a nečistôt v surovinách pomôže zlepšiť kvalitu komponentov. Pred-úprava kovového prášku-, ako je sušenie a preosievanie-, môže tiež pomôcť, aby bol prášok tekutejší a homogénnejší, čím sa zníži tvorba pórov.
Proces po-úprave: Póry a veľkosť trhlín možno ďalej zmenšiť pomocou postupov po-úprave vrátane mechanického spracovania, tepelného spracovania a leštenia. Najmä úprava izostatickým lisovaním za horúca (HIP) môže výrazne znížiť vnútorné chyby a zvýšiť výkonnosť pri únave materiálu.
Riadenie rýchlosti predhrievania a ochladzovania substrátu: Okrem toho ovplyvňovanie chybného obsahu konečného produktu je predhrievanie substrátu počas celého procesu tlače a jeho udržiavanie na určitej teplote, ako aj udržiavanie vhodného tempa chladenia. Znížením zvyškových deformácií a tým aj znížením teplotných gradientov môže predhriatie substrátu pomôcť zabrániť vzniku trhlín.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html