Hvorfor bestemmer etter{0}}behandling den endelige kvaliteten på 3D-trykte metalldeler?

1. Fiksering av metallurgiske defekter: fra "løs og porøs" til "tett og feilfri"
Metall 3D-utskrift har iboende feil på det lille nivået fordi det smelter og stivner raskt.

Porøsitetsproblem: I SLM-prosessen (Selective Laser Melting) kan det dannes mikroporer inne i delen hvis pulveret ikke smelter helt sammen eller gass blir fanget. Dette kan skje når porøsiteten er mellom 0,5 % og 1 %. Disse porene vil være det første stedet hvor utmattelsessprekker oppstår, noe som vil gjøre delene mye mindre utfordrende å bryte. For eksempel er den gjennomsnittlige bruddlevetiden til turbinbladene til en gitt flymotor bare 13 timer ved 650 grader og 690 MPa hvis de ikke etterbehandles. Etter behandling med varm isostatisk pressing (HIP) ble imidlertid bruddlevetiden forbedret til 131 timer, noe som oppfylte designkravene.
Kontrollere restspenning: Ujevn avkjøling av materialet under utskrift kan føre til at restspenning bygges opp inne i delen, noe som kan føre til at den bøyer seg, går i stykker eller at den ikke passer sammen. Som et eksempel kan gjenværende spenning i Ti6Al4V titanlegering være høyere enn flytegrensen i hjørnene. Hvis ikke glødet, vil "kanteksplosjon"-fenomenet sannsynligvis oppstå under påfølgende maskinering; gløding ved 800-900 grader forbedrer prosesseringsstabiliteten betydelig.
Viktige trinn i etterbehandlingen-:

Varm isostatisk pressing (HIP): Når materialer varmes opp til svært høye temperaturer (typisk mellom 900 og 1200 grader) og svært høye trykk (100 og 200 MPa), lukkes deres indre hull, noe som gjør dem nesten dobbelt så tette.
Utglødning for stressavlastning: Restspenninger utlades for å gjøre dimensjonene mer stabile ved sakte oppvarming og avkjøling av holdesyklusene. For eksempel, etter å ha blitt oppvarmet til 300 grader, kuttes restspenningen i AlSi10Mg aluminiumslegeringsdeler med 80 %, og deformasjonen holdes innenfor 0,1 mm.
2. Forbedring av ytelse: Fra "anisotropi" til "omnidireksjonell balanse"
Metall 3D-utskrifts mellomlagsstablingskvaliteter gjør at dens mekaniske egenskaper er forskjellige i forskjellige retninger (anisotropi). Etter-behandling kan balansere ytelsen ved å kontrollere vevet:

Kornforfining: Materialets fleksibilitet og seighet kan senkes av de grove søylekrystallene som utvikles når stoffet avkjøles raskt etter trykking. Kornraffinering og utfelling av forsterkende faser kan fremskyndes ved løsningsbehandling (som 1080 graders løsningsbehandling av Inconel 718 høy-temperaturlegering) og aldringsbehandling (aldring ved 550 grader i 8 timer). Dette kan øke strekkstyrken til over 1300 MPa.
Hardhetsforbedring: Prosessen med bråkjøling avkjøler raskt materialet, og skaper en martensittisk struktur som gjør overflaten mye hardere. Etter bråkjøling ved 1050 grader går hardheten til 316L rustfrie ståldeler fra 180HV til 350HV, og delene er tre ganger mer motstandsdyktige mot slitasje.
Viktige trinn i etterbehandlingen-:

Varmebehandlingspakke: En tilpasset "gløding+løsning+aldring"-metode for hvert materiale, som "800 graders annealing+550 graders aldring" for Ti6Al4V, som kan forbedre både styrke og seighet på samme tid.
Ved kjemisk oppvarming av delens overflate, som nitrering og karburering, produseres et hardt belegg som gjør den mer motstandsdyktig mot slitasje. Etter nitreringsbehandling kan overflatehardheten til girdelene overstige 600HV, og delene kan vare fem ganger lenger.
3, Kontrollere dimensjonsnøyaktighet: fra "omfattende støping" til "presisjonsmontering"
De fleste 3D-printede metallprodukter har en dimensjonsnøyaktighet på ± 0,1 mm til å begynne med, noe som gjør det vanskelig å møte behovene til presisjonsmontering. Maskinering kan imidlertid gjøre etterbehandlingen-nøyaktig ned til en mikrometer.

Korrigering av kritiske dimensjoner: CNC-maskinering må brukes for å håndtere toleranser i posisjonene som inkluderer forsegling, tilkobling og flytting av par. For eksempel må den tilpassede overflaten til en hydraulisk ventilhusdel maskineres på fem akser for å forbedre dimensjonspresisjonen fra ± 0,05 mm til ± 0,01 mm.
Ta av støttestrukturen: Bærestrukturen som ble lagt til under utskrift vil etterlate seg visse merker som må slettes forsiktig med elektrolytisk maskinering eller laserskjæring slik at hovedstrukturen ikke blir skadet.
Viktige måter å behandle etter:

Presisjonsmaskinering: bruker ultra-presisjonssliping, elektrisk utladningsmaskinering (EDM) og andre metoder for å oppnå nøyaktighetsnivåer fra IT5 til IT7.
Finne og fikse ting på nettet: En koordinatmålingsmaskin (CMM) gir sanntidsdata- om dimensjonsavvik, slik at prosessparametere kan endres og batchproduksjon kan være konsistent.
4. Bedre overflatekvalitet: fra "grov lagdeling" til "speil-lignende glatthet"
Overflateruheten (Ra) til 3D-utskrift av metall er vanligvis mellom 8 og 12 μm, noe som er betydelig høyere enn 0,8 til 3,2 μm for tradisjonell maskinering. Etter-behandling kan gjøre overflaten jevn ved hjelp av både fysiske og kjemiske metoder:

Drevet av funksjonskrav: I sektoren medisinsk utstyr må overflateruheten holdes under Ra<0.8 μ m to keep germs from sticking; in the field of optics, surface roughness must be below Ra<0.1 μ m to meet the need for transmittance.
Korrosjonsbeskyttelse: Rue overflater kan gjøre at etsende stoffer kommer inn raskere, og derfor må de poleres eller galvaniseres for å lage et tykt beskyttende belegg. For eksempel, etter elektrolytisk polering, kan maritime ingeniørdeler nå motstå saltspraykorrosjon i 500 timer i stedet for bare 24 timer.
Viktige etterbehandlingsmetoder-:

Mekanisk polering: Ra-verdien reduseres til mindre enn 0,4 μm ved å bruke metoder som sandbåndsliping og magnetoreologisk polering.
Kjemisk plettering eller galvanisering legger metalllag som nikkel og krom til overflaten av gjenstander for å få dem til å se bedre ut og beskytte dem mot rust. For eksempel, etter kjemisk nikkelbelegg, er glansen til en viss bilpynt mer enn 90 %.