Là một công nghệ đột phá, in 3D kim loại được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, bao gồm một loạt các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, y sinh và ô tô. Thông qua sản xuất phụ gia kim loại, sự tự do trong thiết kế và tính linh hoạt của sản xuất được nâng cao, đồng thời có thể thực hiện được địa hình phức tạp và sản xuất theo yêu cầu, do đó rút ngắn thời gian đưa ra thị trường. Nếu bạn muốn in một sản phẩm hoàn hảo, quá trình phải được kiểm tra từng lớp một. Biên tập viên của Xianji.com sẽ giới thiệu ba yếu tố ảnh hưởng đến năng suất in 3D kim loại: nguyên liệu thô, thông số quy trình và dư ứng suất nhiệt.

Nguyên liệu và vật tư tiêu hao cho ba yếu tố chính của năng suất in 3D kim loại

Quá trình in 3D kim loại diễn ra trong một buồng tạo hình chứa đầy argon, nơi hàm lượng oxy nhỏ hơn 100 ppm để đảm bảo rằng không có oxit nào được tạo ra trong quá trình quét laze. Hơn nữa, các vật liệu kim loại được sử dụng để in 3D có yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết, hình cầu, phân bố kích thước hạt và hàm lượng oxy. Vật liệu kim loại phổ biến trên thị trường hiện nay bao gồm hợp kim titan, thép không gỉ, hợp kim coban-crom, hợp kim niken và hợp kim nhôm. Chất liệu và độ dày của nền kim loại cũng quyết định chất lượng và độ chính xác của sản phẩm in. Tăng độ dày của lớp nền và tăng nhiệt độ của lớp nền có thể ngăn chặn đáng kể sự cong vênh của vật được đúc và cải thiện độ chính xác về kích thước của vật được đúc.

Ảnh hưởng của các thông số quá trình của ba yếu tố chính của năng suất in 3D kim loại đến đầu vào mật độ năng lượng

Mỗi phần cuối cùng được làm bằng cách nấu chảy từng lớp. Với mỗi lớp tan chảy, nền tảng giảm xuống, và bột mới bao phủ lớp đó và lặp lại quá trình trên. Nguyên tắc hình thành thực sự là tia laser nhập một mật độ năng lượng nhất định của năng lượng vào lớp bột, để bột trong khu vực được quét đạt đến trạng thái nóng chảy. Mật độ năng lượng mà bột nhận được liên quan đến đầu vào của tia laser và các thông số được kiểm soát trong quá trình thiêu kết, chẳng hạn như Tốc độ quét, khoảng cách quét, công suất quét, năng lượng laser tạo thành một vũng nóng chảy trên bề mặt của bột kim loại, và hồ nóng chảy ảnh hưởng đến hiệu ứng hình thành của bột xung quanh.

Tia laser sẽ quét đến khu vực khuôn cần nung chảy theo một quy luật và hướng nhất định, đường quét được chuẩn hóa hợp lý tùy theo các vật liệu khác nhau. Chia khu vực quét thành các dải, bàn cờ, v.v., có thể giải phóng ứng suất bên trong của bộ phận một cách hiệu quả và việc lập kế hoạch cho từng lớp vectơ quét có thể làm giảm giá trị ứng suất tạo ra trong quá trình nấu chảy.

Sau đó, trong quá trình nấu chảy có chọn lọc, chúng ta có thể cải thiện hiệu suất của sản phẩm cuối cùng thông qua các khía cạnh sau. Sau đây là hình ảnh phóng to của cùng một vật liệu ở các khoảng thời gian quét khác nhau. Chúng ta có thể thấy rằng khi khoảng thời gian quét mở rộng đến một phạm vi nhất định, các khuyết tật bên trong rất rõ ràng sẽ xuất hiện:

Phân tích ba yếu tố chính ảnh hưởng đến năng suất in 3D kim loại

Hatch line (Hatch Spacing: khoảng cách quét, điều khiển khoảng cách giữa hai đường thẳng song song liền kề trong quá trình nung chảy bằng laser.)

Mặc dù khoảng cách quét lớn có thể cải thiện đáng kể hiệu quả tạo hình, nhưng phạm vi của bể nóng chảy bị hạn chế. Nếu khoảng cách quá lớn, tỷ lệ chồng chéo của chiều rộng tấm ốp sẽ quá nhỏ. Nếu nó là nghiêm trọng, hiệu ứng hiển thị trong Hình 3 sẽ xảy ra, dẫn đến các khuyết tật bên trong bộ phận được tạo thành. . Khoảng cách dòng không đủ sẽ dẫn đến tích tụ nhiệt cục bộ và làm trầm trọng thêm biến dạng nhiệt.

Công suất laser và tốc độ quét cũng là những thông số cốt lõi quyết định mật độ năng lượng. Nếu đầu vào mật độ năng lượng quá nhỏ, bột kim loại sẽ không được thiêu kết, và độ nóng chảy sẽ không đủ, dẫn đến khoảng trống còn lại giữa các lớp thiêu kết; nếu mật độ năng lượng đầu vào quá lớn, bột kim loại sẽ bị bắn tung tóe do bột kim loại hóa hơi lớn. , Biến dạng nhiệt do nhiệt độ thiêu kết quá cao làm tăng hình cầu hóa bề mặt và làm cho bề mặt không đồng đều.

Vị trí không được quá lớn. Trong cùng một mật độ năng lượng, khi đường kính của vết càng lớn, thì năng lượng sẽ tập trung ở bề mặt trên. Bột dưới mỗi lớp không thể tan chảy một cách hiệu quả dưới tác động của hồ nóng chảy laser, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của các bộ phận. Độ bền kéo của chi tiết theo phương thẳng đứng bị giảm và dễ bị nứt hơn. Tóm lại, có nhiều yếu tố cần xem xét để có được hiệu quả in ấn lý tưởng. Chỉ bằng cách không ngừng khám phá các quy trình phù hợp hơn, chúng tôi mới có thể cung cấp các giải pháp in 3D kim loại tốt nhất và có thể nâng cao hơn nữa công nghệ sản xuất phụ gia trong các lĩnh vực sản xuất tiên tiến khác nhau.

Ứng suất nhiệt dư của ba yếu tố chính của năng suất in 3D kim loại:

Hiện nay, ngành công nghiệp in 3D kim loại đang phát triển rất nhanh và nó đã dần được ứng dụng vào mọi tầng lớp xã hội: hàng không vũ trụ, ô tô, y tế, v.v. Ưu điểm của nó là có thể đạt được thiết kế nhẹ và cá nhân hóa các bộ phận, đồng thời có thể giải quyết một số vấn đề kỹ thuật mà các phương pháp gia công và chế tạo truyền thống không thể đạt được. Tuy nhiên, ở góc độ kỹ thuật, có nhiều vấn đề trong quá trình in 3D khiến thiết kế của chúng tôi không được như mong muốn. Một trong những vấn đề khi in ra là ứng suất dư.

Ứng suất dư là một sản phẩm không thể tránh khỏi của quá trình làm nóng và làm nguội nhanh chóng, đây là một đặc tính cố hữu của quá trình nấu chảy bột bằng laser. Khi bột được thiêu kết bằng cách chiếu tia laze, bột kim loại sẽ trở thành trạng thái nóng chảy, và sau khi hồ nóng chảy được hình thành, nó nhanh chóng đóng băng và đông đặc. Lúc này, sự chênh lệch nhiệt độ giữa chất nền và bề mặt của vật đúc gây biến dạng bề mặt vật được đúc. Căng thẳng làm cho bề mặt của đối tượng mô hình bị cong và dịch chuyển, dẫn đến các vết nứt trên bề mặt của đối tượng mô hình. Do đó, trong quá trình in 3D kim loại, nếu bạn thao tác không cẩn thận, bề mặt của vật thể mô hình có khả năng bị cong vênh và dịch chuyển. Vật đúc có kích thước càng lớn thì ứng suất dư càng lớn và hiện tượng này càng nghiêm trọng.

Sơ đồ cơ chế tạo ứng suất nhiệt

Tia laser làm nóng chảy kim loại trên đỉnh của chất nền rắn để tạo thành một vũng nóng chảy mới (bên trái). Hồ nóng chảy di chuyển dọc theo vectơ quét và làm tan chảy bột, sau đó bằng cách truyền nhiệt cho kim loại rắn bên dưới, bột nóng chảy bắt đầu nguội đi. Sau khi đông đặc, kim loại được làm nguội sẽ co lại và ứng suất co ngót được hình thành giữa lớp kim loại và lớp tiếp theo (bên phải).

Ứng suất dư có tính chất phá hoại. Khi chúng ta thêm một lớp gia công khác lên trên một lớp gia công khác, ứng suất được hình thành và tích tụ, có thể gây ra biến dạng của bộ phận, mép của chúng có thể bị cuộn lại và sau đó có thể bị tách ra khỏi giá đỡ. Bề mặt dưới của phần lớn hơn và phù hợp với chất nền. , Các cạnh của bộ phận sẽ được tách ra khỏi tấm nền. Trong những trường hợp khắc nghiệt hơn, ứng suất có thể vượt quá sức bền của bộ phận, gây ra nứt phá hoại của bộ phận hoặc biến dạng của nền.

Các tình huống này thường xuất hiện ở các bộ phận có tiết diện lớn hơn, do tiết diện quá lớn và ứng suất nhiệt dư quá cao, dẫn đến biến dạng nghiêm trọng hoặc nứt các bộ phận.

Đối với tình huống này, trước hết, chúng ta nên xem xét vấn đề ứng suất khi thiết kế, và cố gắng tránh thiêu kết diện tích lớn không gián đoạn để giảm mức độ biến dạng của các bộ phận. Chọn lớp nền dày hơn để tăng cường độ bền kết cấu của khu vực tập trung ứng suất để giảm mức độ nứt của các bộ phận.

Một vấn đề khác là khi vật đúc bị tách ra khỏi bề mặt nền, ứng suất bên trong dư trong vật đúc được giải phóng, điều này sẽ làm cho vật đúc bị cong vênh rất nhiều. Do đó, phải xử lý nhiệt để giải phóng ứng suất bên trong và sau đó tách ra khỏi bề mặt nền. Tuy nhiên, khi thể tích của vật thể mô hình lớn, hoặc kết cấu của vật thể mô hình hóa dễ bị ứng suất dư thì phương pháp nhiệt luyện đôi khi không thể giải quyết được vấn đề. Về phương pháp giải ứng suất dư, các kỹ thuật viên sẽ tiến hành phân tích mô phỏng ứng suất nhiệt trong tương lai, kiểm soát hình dạng của vật đúc tại nơi có ứng suất dư, và thực hiện hiện tượng xâm thực cục bộ và mật độ thấp của vật đúc để giảm ứng suất bên trong.

Chúng ta cũng có thể giảm ứng suất dư trên chi tiết bằng cách thay đổi phương pháp quét laze và xoay hướng của vectơ quét khi di chuyển từ lớp xử lý này sang lớp xử lý tiếp theo, sao cho các ứng suất sẽ không tập trung trên cùng một mặt phẳng . Mỗi lớp thường được quay một góc tương ứng để đảm bảo rằng hướng quét được lặp lại hoàn toàn sau khi xử lý nhiều lớp, và cuối cùng là để đảm bảo phân bố ứng suất đồng đều.

Trên đây, vấn đề biến dạng gây ra bởi ứng suất bên trong in 3D kim loại và các biện pháp đối phó đã được giới thiệu ngắn gọn. Tăng độ dày của lớp nền và giảm nhiệt độ của lớp nền có thể ngăn chặn đáng kể sự cong vênh của vật được đúc và cải thiện độ chính xác về kích thước của vật được đúc.

Liên kết đến bài viết này : Phân tích ba yếu tố chính ảnh hưởng đến năng suất in 3D kim loại

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Phân tích ba yếu tố chính ảnh hưởng đến năng suất in 3D kim loạiTấm kim loại, berili, thép cacbon, magiê, 3D in, độ chính xác Cơ khí CNC dịch vụ cho các ngành thiết bị nặng, xây dựng, nông nghiệp và thủy lực. Thích hợp cho nhựa và hiếm gia công hợp kim. Nó có thể biến các bộ phận có đường kính lên đến 15.7 inch. Các quy trình bao gồm gia công thụy sĩ, chuốt, tiện, phay, doa và ren. Nó cũng cung cấp đánh bóng kim loại, sơn, mài bề mặt và thân cây dịch vụ ép tóc. Phạm vi sản xuất lên đến 50,000 chiếc. Thích hợp cho vít, khớp nối, mang, bơm, bánhhộp đựng, máy sấy trống và thức ăn quay van Ứng dụng.PTJ sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( [email protected] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *