Да ли ће термичка обрада утицати на тачност димензија делова?

一, Главни начин на који топлотна обрада мења величину ствари
1. Отпуштање заосталих и термичких напрезања
Метода металне 3Д штампања брзо загрева и хлади материјал, што узрокује изобличење унутрашње решетке и заостало напрезање. Да би се ублажио стрес кроз релаксацију решетке, топлотна обрада је загревање на температуру испод температуре рекристализације (на пример, одржавање легуре титанијума на 800 степени 2 сата). Али неједнакост ослобађања стреса може изазвати локалну деформацију. На пример, ако дизајн потпорне конструкције за лопатице турбине мотора авиона није добар, уклањање ослонца након топлотне обраде може изазвати локалну концентрацију напрезања и савијање ивица лопатице, са деформацијом од 0,1–0,3 мм.
2. Промена запремине услед промене фазе
Током термичке обраде, материјали могу да мењају фазе (таква мартензитна трансформација), што може довести до повећања или смањења њихове запремине. На пример, високотемпературне легуре на бази никла-могу да пређу из аустенита у мартензит ако је брзина хлађења пребрза након третмана раствором (1080 степени током 1 сата). Ово може проузроковати да делови штампани ласерским топљењем праха (ЛПБФ) прошире запремину и промене величину. Експериментални подаци показују да критична грешка у димензијама компоненти којима недостаје регулисана брзина хлађења може да достигне ± 0,05 мм након-топлотне обраде, изнад дозвољених граница утврђених ваздухопловним стандардима.
3. Раст зрна и хомогеност ткива
Контролисање брзине загревања и времена задржавања током топлотне обраде може побољшати униформност ткива и величину зрна. Али ако зрна расту неравномерно, то може изазвати различите количине скупљања на различитим местима. На пример, загревање континуалног композита ојачаног угљеничним влакнима (ЦЦФРЦ) на 100 степени повећава кристалност његове матрице са 17,42% на 22,76%. Али ако влакна нису равномерно распоређена, то би могло створити разлику у величини од 0,02 до 0,05 мм, што би отежало правилно састављање ствари.
2, Уобичајени пример: топлотна обрада има два ефекта на тачност димензија
1. Ваздухопловство: проналажење праве равнотеже између високе тачности и високих перформанси
Боеинг прави носаче за авионе користећи ЛПБФ технологију, међутим они морају да буду термички{0}}третирани да би се њихова затезна чврстоћа подигла на 520 МПа. Али након термичке обраде, постаје тешко одржати димензије комада стабилним. Да бисте добили прецизну контролу, урадите следеће:
Пре{0}}компензација деформације: Користите обрнуту пре{1}}деформацију на оригиналном моделу да бисте компензовани модел након топлотне обраде приближили оптималној величини. Ово ће побољшати тачност штампања за 66,2%.
Сегментирано грејање и хлађење: Коришћење фазног приступа грејању (држање на 50 степени 30 минута) и одложено хлађење (хлађење ваздухом након хлађења пећи на 200 степени) да би се смањио топлотни стрес изазван температурним градијентима, са деформацијом регулисаном унутар ± 0,03 мм.
2. Медицински имплантати: комбинација биокомпатибилности и димензионалне исправности
Када 3Д штампате ацетабуларне чаше од легуре титанијума, површинска микропорозна структура (5–10 μм) мора бити веома прецизна у смислу величине. Одређена компанија добија прецизну контролу комбинованом методом "жарење за ублажавање стреса + кисело нагризање":
Жарење за смањење напрезања: Држите на 650 степени 2 сата да бисте се решили било каквог преосталог напрезања приликом штампања и смањили вероватноћу промена величине током следећег киселог нагризања.
Третман јеткањем киселином: Користите мешавину флуороводоничне киселине и раствора азотне киселине за јеткање 10 минута да бисте направили хомогене микропоре. Ово ће спречити ослобађање од напрезања да изазове локалну корозију. Разлике у величини треба држати у границама ± 0,02 мм.
3. Индустријски калупи: Проналажење праве равнотеже између цене и употребе
Кроз процедуру топлотне обраде „чврсто решење+старење“, одређена компанија је учинила калупе од легура алуминијума тврђим до 120ХБ. Међутим, они морају да пронађу компромис између цене и тачности:
Трошковно{0}}ефикасна метода је пескарење (Ра вредност мања или једнака 3,2 μм) делова да би се испуниле типичне потребе за пластично обликовање. Ово смањује цену сваког комада за 40%, али димензије нису баш стабилне.
Решење високих{0}}перформанси: Повећајте ЦНЦ прецизну обраду (Ра вредност мања или једнака 0,8 μм), што је добро за делове калупа који морају да буду веома сјајни или чисти. Ово ће утростручити време обраде, али ће тачност димензија бити ± 0,01 мм.
3, Стратегија за контролу тачности димензија: побољшање процеса и долазак до нових технологија
1. Усклађивање параметара процеса: омогућавање да процес топлотне обраде и штампања раде заједно
Подешавања за термичку обраду морају бити иста као и за процес 3Д штампања, као што су температура и брзина хлађења. На пример, ако штампате легуру Инцонел 718 користећи ЛПБФ и слој за штампање је дебео 0,05 мм, потребно је да примените третман раствором од 1150 степени и третман старења од 720 степени да бисте минимизирали пукотине и промене димензија које се дешавају када се материјал пребрзо охлади. Тестови су показали да одговарајући параметри могу учинити да делови трају три пута дуже и да њихове димензије буду стабилније за 50%.
2. Паметни систем управљања топлотом: прати ствари у реалном времену и прави промене по потреби
Користећи инфрацрвене сензоре и контролу повратне информације о температури, интелигентни систем управљања топлотом чини топлотно поље уједначенијим. АИ систем направљен од стране Платинум Тецхнологи може да промени снагу ласера ​​и брзину скенирања у реалном времену. Ово спречава да се температура превише промени током штампања носача од легуре титанијума, држећи је унутар ± 5 степени. Након термичке обраде, систем такође смањује одступање димензија са ± 0,05 мм на ± 0,02 мм.
3. Нови начини термичке обраде ствари: локално грејање и композитни процес
Локална топлотна обрада: Индукционо загревање или ласерска локална топлотна обрада се користи на великим комадима како би се спречило њихово деформисање када се загреју. Кроз третман локалног раствора, одређени носач за ваздухопловство је достигао затезну чврстоћу од 520 МПа и стабилност димензија бољу од ± 0,03 мм.
Композитни процес: коришћење топлотне обраде и топлог изостатичког пресовања (ХИП) заједно како би се отклонили унутрашњи недостаци и побољшала структура. Замор лопатица турбине мотора ГЕ је три пута дужи након ХИП третмана, а димензиона деформација се одржава испод 0,05%.