Hvad er de almindelige metal 3D-udskrivningsfejl ved fremstilling af forme?

一, Interne fejl: dræbere, du ikke kan se, der gør skimmelsvamp svagere
1. Porøsitet
Porer er de mest udbredte interne fejl i metal 3D-printforme. De opstår, når de rigtige pulverråmaterialer, procesparametre og beskyttende miljø ikke anvendes. Kilden siger, at det kan opdeles i to grupper:
Porer forbundet med råmaterialer: Når metaldråberne størkner, slipper gassen inde i dem ikke helt ud. I stedet danner det porer, der kun er et par mikrometer brede. For eksempel, hvis Ti-6Al-4V titanlegeringspulver har bobler i det, vil de gå direkte ind i det emne, der bliver udskrevet.
Porøsitet forårsaget af processen: Hvis laserenergitætheden er for lav, smelter metalpulveret ikke helt. Hvis energien er for høj, bevæger den smeltede pool sig meget, hvilket trækker gas ind. For eksempel i SLM-processen (Selective Laser Melting), hvis scanningshastigheden er for høj, eller lagtykkelsen er for stor, bliver smeltepuljen mindre stabil, og sfæriske eller elliptiske porer dannes hurtigt.
Påvirkning: Porer kan sænke formens densitet (typisk over 99%), hvilket i høj grad kan sænke dens trækstyrke og udmattelseslevetid. Undersøgelser har vist, at en stigning på 1 % i porøsitet kan føre til et fald på 20 % til 30 % i træthedslevetiden for Ti-6Al-4V-forme.
2. Ingen fusion
Ikke-fusionsdefekter viser sig som svage bindinger mellem lag eller scanningslinjer. Dette sker ofte, når der ikke er nok energi, eller de forkerte scanningsprocedurer anvendes. For eksempel:
Mellemlagsmangel på fusion: Når laserintensiteten er for lav, eller lagtykkelsen er for stor, smelter metallagene ved siden af ​​hinanden ikke hele vejen igennem, hvilket efterlader skarpe kanthuller.
Ufuldstændig sammensmeltning af scanningslinjer: Hvis scanningslinjerne er for langt fra hinanden, eller laseren ikke overlapper nok, vil der være usmeltede pulverpartikler mellem dem.
Slag: Ikke-fusionsfejl kan i høj grad svække formens forskydningsstyrke og slagfasthed, især når den er under dynamiske belastninger. Dette gør det mere sandsynligt, at det går i stykker. For eksempel, under stemplingsprocessen for bilforme, kan delvise fusionsfejl få formoverfladen til at flække eller skalle af.
2, Overfladedefekter: et stort problem, der gør forme mindre nøjagtige
1. Overfladens ruhed
Overfladeruheden af ​​forme til 3D-printning af metal er normalt Ra 10-20 μm, hvilket er væsentligt højere end Ra 0,8-3,2 μm ved almindelig behandling. Der er mange ting, der kan forårsage det, såsom:
Trappetrin: Måden den laves på, ved at stable lag oven på hinanden, giver den en trinvis form på siden.
Ændringer i smeltebassinet: Når flydende metal størkner, kan det give stød eller fald, hvis overfladespændingen i smeltebadet er ujævn, eller den beskyttende luftstrøm er ustabil.
Påvirkning: Høj overfladeruhed kan forårsage, at stress opbygges og forkorte formens udmattelseslevetid. Samtidig har ru overflader en tendens til at opsuge snavs og andre urenheder i smøremidler eller skærevæsker, hvilket fremskynder slid. For eksempel i sprøjtestøbeforme kan for meget ruhed på overfladen forårsage flydemarkeringer eller ujævn glans på plaststykkernes overflade.
2. Balling
Sfæroidisering er et almindeligt problem i produktionen af ​​metal-baserede pulverbede. Det sker, når flydende metal størkner til sfæriske partikler på grund af overfladespænding. Der er mange ting, der kan forårsage det, såsom:
Lav energitæthed: Metalpulveret smelter ikke hele vejen igennem, så det danner separate sfæriske partikler.
Høj energitæthed: Den smeltede pool sprøjter voldsomt rundt, og dråberne bliver til kugler på pulveret, der endnu ikke er smeltet.
Påvirkning: Sfæroidisering kan gøre pulverlaget mindre glat, hvilket kan føre til ujævn pulverfordeling og endda beskadigelse af skraberen ved udskrivning af næste lag. Samtidig vil sfæroidiserede partikler gøre formens overfladekvalitet dårligere og gøre det vanskeligere at polere den.
3, Strukturelle defekter: mulige farer, der kan påvirke formens stabilitet
1. Stress og revner tilbage
Under processen med 3D-print af metal opbygges termisk stress, fordi metallet opvarmes og afkøles hurtigt. Hvis restspændingen er højere end materialets flydespænding, kan det fremkalde revner. Der er forskellige slags revner, såsom:
Størkningsrevner: Forskellen i temperatur mellem den smeltede pool og det størknede metal er for stor, så det flydende metal flyder dårligt og kan ikke kompensere for krympedeformation.
At lave noget flydende Revner: Korngrænserne i den partielle smeltezone smelter og revner, når de udsættes for termisk belastning.
Påvirkning: Revner kan forårsage skimmelsvamp direkte, især på steder med høje temperaturer eller ætsende materialer, hvor revner spredes hurtigere. I for eksempel-støbeforme kan fejl lade aluminiumsvæske lække ud, hvilket kan give sikkerhedsproblemer.
2. Deformation fra vridning
Termisk spændingsmisforhold mellem underlaget og det trykte emne er den mest almindelige kilde til vridningsdeformation. Det viser sig som opadgående bøjning eller generel forvrængning af kanten af ​​den trykte del. Følgende er nogle af de ting, der kan forårsage det:
Ikke nok forvarmning af substratet: Når udskrivningen starter, har substratet og pulveret ret forskellige temperaturer, hvilket medfører ujævn krympning.
Understøtningskonstruktionen er ikke udformet godt: Når understøtningskonstruktionen og den trykte del er forbundet, opbygges spændinger, hvilket forårsager deformation, når forbindelsen frigøres.
Påvirkning: Vridning og deformation kan forårsage, at formen får den forkerte størrelse, hvilket gør den umulig at sætte sammen med de rigtige dele. Under de værste omstændigheder skal det smides ud og skabes igen, hvilket øger omkostningerne ved at bygge det. For eksempel, når du laver store sprøjtestøbeforme, kan vridning og deformation forårsage for meget skimmelafstand, hvilket får plastikdele til at blinke.
4, Strategi for optimering: fuld kontrol over processen fra start til slut
1. Forbedring af parametrene for processen
Styring af energitætheden: For at gøre smeltebassinet mere stabilt skal du ændre lasereffekten, scanningshastigheden og lagtykkelsen. For for eksempel at holde smelteniveauet rigtigt og risikoen for sprøjt lav, bør Ti-6Al-4V-materiale have en energitæthed på 40–60J/mm³.
Design af en scanningsstrategi: Brug ø-scanning, skakbrætscanning eller rotationsscanningstaktik for at forhindre, at termisk stress opstår. For eksempel kan drejning af hvert lag 67 grader i retning af scanningen hjælpe med at slippe af med en masse resterende stress.
2. Teknologi til efter-behandling
Varm isostatisk presning (HIP) fjerner indvendige porer og hæver densiteten til over 99,9 % i høje-tryk og høje-temperaturindstillinger. For eksempel kan HIP-behandlede SLM-forme få deres udmattelsesstyrke øget med mere end 50 %.
Maskinbearbejdning og polering: Du kan få en overflade med Ra mindre end eller lig med 0,4 μm ved at anvende CNC-bearbejdning for at reducere ruhed og derefter enten elektrolytisk polering eller vibrationsslibning.
3. Opgraderinger til værktøjer og materialer
Kvalitetskontrol for pulver: For at skære ned på fejl i råmaterialer skal du vælge pulvere, der er af høj-kvalitet, har en høj sfæriskhed, flyder godt og har lav iltkoncentration. For eksempel har pulvere fremstillet ved forstøvning en sfæriskhed på mere end 95%.
Forbedring af udstyrs nøjagtighed: For at få en positioneringsnøjagtighed på ± 5 μm og reducere trineffekter bruger vi høj-præcisionslasere, dynamiske fokuseringssystemer og lukket-sløjfe-feedbackkontrol.