Hva er de vanlige metall 3D-utskriftsfeilene i formproduksjon?

一, Interne feil: mordere du ikke kan se som gjør muggsoppen svakere
1. Porøsitet
Porer er de mest utbredte interne feilene i 3D-utskriftsformer av metall. De oppstår når riktige pulverråmaterialer, prosessparametere og beskyttende miljø ikke brukes. Kilden sier at den kan deles inn i to grupper:
Porer knyttet til råvarer: Når metalldråpene størkner, slipper ikke gassen i dem helt ut. I stedet danner den porer som bare er noen få mikrometer brede. For eksempel, hvis Ti-6Al-4V titanlegeringspulver har bobler i seg, vil de gå rett inn i varen som blir skrevet ut.
Porøsitet forårsaket av prosessen: Hvis laserenergitettheten er for lav, smelter ikke metallpulveret helt. Hvis energien er for høy, beveger smeltebassenget seg mye, noe som trekker inn gass. For eksempel, i SLM-prosessen (Selective Laser Melting), hvis skannehastigheten er for høy eller lagtykkelsen er for stor, blir smeltebassenget mindre stabilt, og sfæriske eller elliptiske porer dannes raskt.
Påvirkning: Porene kan senke tettheten til formen (vanligvis over 99%), noe som kan redusere strekkstyrken og utmattelsestiden betydelig. Studier har vist at en 1% økning i porøsitet kan føre til en 20% til 30% reduksjon i utmattelseslevetiden til Ti-6Al-4V-former.
2. Ingen fusjon
Ikke-fusjonsdefekter vises som svake bindinger mellom lag eller skannelinjer. Dette skjer ofte når det ikke er nok energitilførsel eller feil skanneprosedyrer brukes. For eksempel:
Mellomlagsmangel på fusjon: Når laserintensiteten er for lav eller lagtykkelsen er for stor, smelter ikke metalllagene ved siden av hverandre hele veien gjennom, og etterlater skarpe kanthull.
Ufullstendig fusjon av skannelinjer: Hvis skannelinjene er for langt fra hverandre eller laseren ikke overlapper nok, vil det være usmeltede pulverpartikler mellom dem.
Slag: Ikke-fusjonsfeil kan svekke formens skjærstyrke og slagfasthet betydelig, spesielt når den er under dynamisk belastning. Dette gjør det mer sannsynlig å knuse. For eksempel, under stemplingsprosessen for bilformer, kan delvise fusjonsfeil føre til at formoverflaten splittes eller flasses av.
2, overflatedefekter: et stort problem som gjør støpeformer mindre nøyaktige
1. Ruhet på overflaten
Overflateruheten til støpeformer for 3D-utskrift av metall er vanligvis Ra 10–20 μm, som er betydelig høyere enn Ra 0,8–3,2 μm for vanlig prosessering. Det er mange ting som kan forårsake det, for eksempel:
Trappetrinn: Måten den er laget på, ved å stable lag oppå hverandre, gir den en trappet form på siden.
Endringer i smeltebassenget: Når flytende metall størkner, kan det gi støt eller fall hvis overflatespenningen i smeltebassenget er ujevn eller den beskyttende luftstrømmen er ustabil.
Påvirkning: Høy overflateruhet kan føre til at stress bygges opp og forkorte formens utmattelseslevetid. Samtidig har grove overflater en tendens til å suge opp smuss og andre urenheter i smøremidler eller skjærevæsker, noe som øker slitasjen. For eksempel, i sprøytestøpeformer, kan for mye ruhet på overflaten forårsake flytemerker eller ujevn glans på plastdelenes overflate.
2. Balling
Sfæroidisering er et vanlig problem ved produksjon av-metallbaserte pulverbed. Det skjer når flytende metall størkner til sfæriske partikler på grunn av overflatespenning. Det er mange ting som kan forårsake det, for eksempel:
Lav energitetthet: Metallpulveret smelter ikke hele veien, og danner derfor separate sfæriske partikler.
Høy energitetthet: Det smeltede bassenget spruter voldsomt rundt, og dråpene blir til kuler på pulveret som ennå ikke har smeltet.
Effekt: Sfæroidisering kan gjøre pulverlaget mindre glatt, noe som kan føre til ujevn pulverfordeling og til og med skade på skrapen ved utskrift av neste lag. Samtidig vil sfæroidiserte partikler gjøre formens overflatekvalitet dårligere og gjøre det vanskeligere å polere.
3, Strukturelle defekter: mulige farer som kan påvirke stabiliteten til formen
1. Stress og sprekker til overs
Under prosessen med 3D-printing av metall bygges termisk stress opp fordi metallet varmes opp og kjøles raskt ned. Hvis restspenningen er høyere enn materialets flytegrense, kan det gi sprekker. Det finnes forskjellige typer sprekker, for eksempel:
Stivnende sprekker: Forskjellen i temperatur mellom det smeltede bassenget og det størknede metallet er for stor, så det flytende metallet flyter dårlig og kan ikke kompensere for krympedeformasjon.
Å lage noe flytende Sprekke: Korngrensene i den delvise smeltesonen smelter og sprekker når de utsettes for termisk stress.
Påvirkning: Sprekker kan forårsake muggsvikt direkte, spesielt på steder med høye temperaturer eller korrosive materialer, hvor sprekker sprer seg raskere. I for eksempel-støpeformer kan feil føre til at aluminiumsvæske lekke ut, noe som kan gi sikkerhetsproblemer.
2. Deformasjon fra vridning
Termisk spenningsmisforhold mellom underlaget og den trykte gjenstanden er den vanligste kilden til vridningsdeformasjon. Det vises som bøying oppover eller generell forvrengning av kanten på den trykte delen. Følgende er noen av tingene som kan forårsake det:
Ikke nok forvarming av underlaget: Når utskriften starter, har underlaget og pulveret ganske forskjellige temperaturer, noe som gir ujevn krymping.
Bærekonstruksjonen er ikke godt utformet: Når støttestrukturen og den trykte delen er koblet sammen, bygges det opp spenninger som forårsaker deformasjon når forbindelsen frigjøres.
Påvirkning: Vridning og deformasjon kan føre til at formen får feil størrelse, noe som gjør det umulig å sette sammen med de riktige delene. Under de verste omstendighetene må den kastes og lages på nytt, noe som øker kostnadene ved å bygge den. For eksempel, når du lager store sprøyteformer, kan vridning og deformasjon føre til for mye muggklaring, noe som får plastdeler til å blinke.
4, Strategi for optimalisering: full kontroll over prosessen fra start til slutt
1. Forbedre parametrene for prosessen
Kontroll av energitettheten: For å gjøre smeltebassenget mer stabilt, endre laserkraften, skannehastigheten og lagtykkelsen. For eksempel, for å holde smeltenivået rett og risikoen for sprut lav, bør Ti-6Al-4V-materiale ha en energitetthet på 40–60J/mm³.
Utforme en skannestrategi: Bruk øyskanning, sjakkbrettskanning eller rotasjonsskanningstaktikker for å forhindre at termisk stress bygger seg opp. Hvis du for eksempel snur hvert lag 67 grader i skanningens retning, kan det bidra til å bli kvitt mye gjenværende stress.
2. Teknologi for etter-behandling
Varm isostatisk pressing (HIP) fjerner indre porer og øker tettheten til over 99,9 % i innstillinger for høyt-trykk og høy-temperatur. For eksempel kan HIP-behandlede SLM-former få utmattingsstyrken økt med mer enn 50 %.
Bearbeiding og polering med maskin: Du kan få en overflate med Ra mindre enn eller lik 0,4 μm ved å bruke CNC-maskinering for å redusere ruhet og deretter enten elektrolytisk polering eller vibrasjonssliping.
3. Oppgraderinger til verktøy og materialer
Kvalitetskontroll for pulver: For å kutte ned på feil i råvarer, velg pulver som er av høy-kvalitet, har høy sfærisitet, flyter godt og har lav oksygenkonsentrasjon. For eksempel har pulver laget ved atomisering en sfærisitet på mer enn 95%.
Forbedring av nøyaktigheten til utstyr: For å få en posisjoneringsnøyaktighet på ± 5 μm og redusere trinneffekter, bruker vi høy-presisjonslasere, dynamiske fokuseringssystemer og tilbakemeldingskontroll med lukket-sløyfe.