Cum să evitați deformarea prin prelucrare a pieselor metalice imprimate 3D?

一, Faza de proiectare: Optimizarea topologiei folosind simularea tensiunilor
1. Simularea distribuției tensiunii și reconstrucția structurii
O companie care produce palete de turbine pentru industria aerospațială a folosit software-ul Simufact Additive pentru a rula o simulare de cuplare termică mecanică. Ei au observat că modelele tipice arată concentrarea tensiunii în zona de tranziție a rădăcinii lamei. Schimbarea tranziției în unghi drept la o tranziție de colț rotunjit cu o rază de 5 mm și umplerea zonei care nu suportă stres cu o structură de zăbrele a scăzut vârful tensiunii de la 420MPa la 280MPa și deformarea imprimării cu 62%. Acest scenariu arată că optimizarea topologiei bazată pe simulare poate găsi în avans puncte de-tensiuni mari și poate face distribuția tensiunii chiar și prin schimbarea structurii.
2. Proiectare inteligentă a structurilor care susțin
Formulele empirice sunt utilizate în designul suport tradițional, care poate provoca cu ușurință acumularea de căldură într-o zonă. Software-ul VoxelDance Engineering de la Manga Technology utilizează tehnologia de compensare a deformării prin scanare pentru a crea automat structuri de susținere care se potrivesc formelor pieselor. Această metodă îmbunătățește densitatea distribuției suportului în timp ce tipăriți mânerele articulațiilor artificiale într-o companie de dispozitive medicale. Reduce adâncimea deteriorării suprafeței cauzate de îndepărtarea suportului după sinterizare de la 0,3 mm la 0,05 mm și reduce cantitatea de material suport necesară cu 30%.
3. Construirea unui model pentru compensarea pre-deformației
Pentru corpurile de supape hidraulice de aviație care trebuie să aibă o precizie de ± 0,02 mm, Platinum Technology Company folosește un proces în buclă închisă-numit „compensare prin scanare de tipărire”. În acest proces, modelul original este imprimat cu oțel inoxidabil 316L, iar scanerul 3D ATOS Triple Scan primește datele reale de deformare. Aceste date sunt apoi folosite pentru a realiza un model de pre-deformare inversă în software-ul Magics. După două runde de corecție, toleranța dimensională esențială a pieselor a trecut de la ± 0,15 mm la ± 0,03 mm, ceea ce este necesar pentru standardele aviației.
2, Etapa procesului: Controlul colaborativ al mai multor parametri
1. Modificarea setărilor laserului din mers
Echipamentul Huashu High Tech FS200M a schimbat dinamic puterea laserului și viteza de scanare în timp ce imprima camera de ardere a unui anumit motor, urmărind câmpul de temperatură al bazinului topit în timp real. În zona de grosime a peretelui de 3 mm, a fost utilizat parametrul 800 W/1200 mm/s, iar în zona de grosime a peretelui de 0,8 mm a fost folosit parametrul 600 W/800 mm/s. Această ajustare a parametrilor partiției reduce aportul de căldură în secțiunile-pereților subțiri cu 40% și stresul rezidual cu 55%. De asemenea, rezolvă problema deformarii sinterizării în structura cantilever de 0,5 mm.
2. Îmbunătățirea procedurii de depunere a pulberii
Echipamentul EOS M 400-4 utilizează tehnologia adaptivă de împrăștiere a pulberii pentru a face față efectului grosimii stratului de pulbere asupra deformării. Menține grosimea stratului la 40 μm în regiunea suport și o modifică dinamic la 25 μm în suprafața liberă-. Datele de testare demonstrează că această abordare reduce alinierea greșită a stratului intercalat al pieselor cu pereți subțiri de la 0,12 mm la 0,03 mm și crește valoarea Ra a rugozității suprafeței de la 12,5 μm la 6,3 μm.
3. Controlul atmosferei prin gaz inert
Dispozitivul Platinum BLT-S800 menține nivelurile de aer și umiditate foarte scăzute (mai puțin de 10% RH și 50 ppm) în timp ce imprimă implanturi ortopedice din aliaj de titan. Acest lucru se realizează folosind un sistem de control-în buclă închisă. Experimentele care compară diferite medii au arătat că acesta poate reduce rata de oxidare a pulberii de la 0,8% la 0,15%. Acest lucru rezolvă problema filmelor de oxid care îngreunează conectarea straturilor și face piesele cu 18% mai rezistente.
3,Etapa de post-procesare este atunci când defectele sunt remediate și performanța este îmbunătățită.
1. Tratament de densificare prin presare izostatică la cald (HIP).
O anumită afacere cu motoare de aviație a folosit echipament de presare izostatică la cald QIH-15L pentru a lucra la piesele din aliaj de temperatură înaltă Inconel 718. Menținerea pieselor la 1200 grade/150MPa timp de 4 ore le-a făcut mai dense (de la 99,2% la 99,98%) și mai puțin poroase (de la 0,3% la 0,002%). Durata de viață la oboseală a pieselor prelucrate este de trei ori mai mare, iar defectele de microfisura care s-au format în timpul procesului de sinterizare au dispărut complet.
2. Proces de tratament termic în gradient
Pentru corpurile de supape hidraulice din oțel inoxidabil 316L, efectuați un proces de tratament termic în trei-etape: recoacere de reducere a tensiunii la 550 de grade timp de 2 ore, tratare cu soluție la 1050 de grade timp de 1 oră și tratament de îmbătrânire la 480 de grade timp de 4 ore. Această procedură îngreunează piesele, trecând de la 180HV la 280HV, și scade stresul rezidual, trecând de la 320MPa la 80MPa. Aceasta rezolvă problema rebound dimensional după prelucrare.
3. Tehnologie pentru eliminarea suportului inteligent
Pe echipamentul DMG MORI LASERTEC 65 3D, un centru de prelucrare cu legături cu cinci axe este utilizat pentru îndepărtarea suportului: forța de tăiere este monitorizată în timp real prin sistemul de control al forței, iar viteza de avans este ajustată automat. Testele au demonstrat că această tehnologie facilitează cu 40% îndepărtarea suportului și menține adâncimea deteriorării suprafeței la 0,02 mm, ceea ce este necesar pentru piesele de aviație pentru a rămâne intacte.