ما هي عيوب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد الشائعة في تصنيع القوالب؟

一, العيوب الداخلية: القتلة الذين لا يمكنك رؤيتهم مما يجعل العفن أضعف
1. المسامية
المسام هي العيوب الداخلية الأكثر انتشارًا في قوالب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. وهي تنشأ عندما لا يتم استخدام المواد الخام المناسبة للمسحوق، ومعلمات العملية، والبيئة الوقائية. ويقول المصدر أنه يمكن تقسيمها إلى مجموعتين:
المسام المتصلة بالمواد الخام: عندما تتصلب القطرات المعدنية، لا يتسرب الغاز الموجود بداخلها بالكامل. وبدلاً من ذلك، فإنه يشكل مسام يبلغ عرضها بضعة ميكرومترات فقط. على سبيل المثال، إذا كان مسحوق سبائك التيتانيوم Ti-6Al-4V يحتوي على فقاعات، فسوف تنتقل مباشرة إلى العنصر الذي تتم طباعته.
المسامية الناتجة عن العملية: إذا كانت كثافة طاقة الليزر منخفضة جدًا، فإن المسحوق المعدني لا يذوب تمامًا. إذا كانت الطاقة عالية جدًا، فإن البركة المنصهرة تتحرك كثيرًا، مما يسحب الغاز. على سبيل المثال، في عملية SLM (الصهر بالليزر الانتقائي)، إذا كانت سرعة المسح عالية جدًا أو كان سمك الطبقة كبيرًا جدًا، يصبح تجمع الذوبان أقل استقرارًا، وتتشكل المسام الكروية أو الإهليلجية بسرعة.
التأثير: يمكن أن تقلل المسام من كثافة القالب (عادةً ما يزيد عن 99%)، مما قد يقلل بشكل كبير من قوة الشد وعمر التعب. أثبتت الدراسات أن زيادة المسامية بنسبة 1% يمكن أن تؤدي إلى انخفاض بنسبة 20% إلى 30% في عمر الكلال لقوالب Ti-6Al-4V.
2. لا يوجد اندماج
تظهر عيوب-الاندماج على شكل روابط ضعيفة بين الطبقات أو خطوط المسح. يحدث هذا عادةً عندما لا يكون هناك ما يكفي من مدخلات الطاقة أو يتم تطبيق إجراءات المسح الخاطئة. على سبيل المثال:
عدم اندماج الطبقات البينية: عندما تكون كثافة الليزر منخفضة جدًا أو يكون سمك الطبقة كبيرًا جدًا، فإن الطبقات المعدنية المجاورة لبعضها البعض لا تذوب بالكامل، مما يترك فجوات حادة في الحواف.
اندماج غير كامل لخطوط المسح: إذا كانت خطوط المسح متباعدة جدًا أو إذا كان الليزر لا يتداخل بشكل كافٍ، فسيكون هناك جزيئات مسحوق غير منصهرة بينها.
التأثير: يمكن أن تؤدي عيوب-الانصهار إلى إضعاف قوة القص ومقاومته للصدمات بشكل كبير في القالب، خاصة عندما يكون تحت أحمال ديناميكية. هذا يجعلها أكثر عرضة للكسر. على سبيل المثال، أثناء عملية الختم لقوالب السيارات، يمكن أن تؤدي أخطاء الاندماج الجزئي إلى انقسام أو تقشر سطح القالب.
2, العيوب السطحية: مشكلة كبيرة تجعل القوالب أقل دقة
1. خشونة السطح
عادةً ما تكون خشونة سطح قوالب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد Ra 10–20 ميكرومتر، وهي أعلى بكثير من Ra 0.8–3.2 ميكرومتر للمعالجة المنتظمة. هناك العديد من الأشياء التي يمكن أن تسبب ذلك، مثل:
سلم الدرج: طريقة صنعه، من خلال تكديس الطبقات فوق بعضها البعض، تعطيه شكلاً متدرجًا على الجانب.
التغييرات في البركة المنصهرة: عندما يتصلب المعدن السائل، يمكن أن ينتج عنه نتوءات أو انخفاضات إذا كان التوتر السطحي في البركة المنصهرة غير متساوٍ أو كان تدفق الهواء الوقائي غير مستقر.
التأثير: يمكن أن تؤدي خشونة السطح العالية إلى تراكم الضغط وتقصير عمر إجهاد القالب. وفي الوقت نفسه، تميل الأسطح الخشنة إلى امتصاص الأوساخ والشوائب الأخرى الموجودة في مواد التشحيم أو سوائل القطع، مما يؤدي إلى تسريع التآكل. على سبيل المثال، في قوالب الحقن، قد تؤدي الخشونة الزائدة على السطح إلى ظهور علامات تدفق أو لمعان غير متساوي على سطح القطع البلاستيكية.
2. التبول
تعد عملية التكوير مشكلة شائعة في إنتاج طبقات المساحيق ذات الأساس المعدني-. يحدث ذلك عندما يتصلب المعدن السائل إلى جزيئات كروية بسبب التوتر السطحي. هناك العديد من الأشياء التي يمكن أن تسبب ذلك، مثل:
كثافة طاقة منخفضة: لا يذوب المسحوق المعدني بالكامل، وبالتالي يشكل جزيئات كروية منفصلة.
كثافة طاقة عالية: يتناثر البركة المنصهرة بعنف، وتتحول القطرات إلى كرات على المسحوق الذي لم يذوب بعد.
التأثير: يمكن أن تؤدي المعالجة الكروية إلى جعل طبقة المسحوق أقل سلاسة، مما قد يؤدي إلى توزيع غير متساوي للمسحوق وحتى تلف المكشطة عند طباعة الطبقة التالية. وفي الوقت نفسه، فإن الجسيمات الكروية ستجعل جودة سطح القالب أسوأ وتجعل تلميعه أكثر صعوبة.
3، العيوب الهيكلية: المخاطر المحتملة التي يمكن أن تؤثر على استقرار القالب
1. بقايا الإجهاد والتشقق
أثناء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن، يتراكم الإجهاد الحراري لأن المعدن يسخن ويبرد بسرعة. إذا كان الإجهاد المتبقي أعلى من قوة خضوع المادة، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث تشققات. هناك أنواع مختلفة من الشقوق، مثل:
التشقق المتصلب: الفرق في درجة الحرارة بين حوض السباحة المنصهر والمعدن المتصلب كبير جدًا، لذلك لا يتدفق المعدن السائل جيدًا ولا يمكنه تعويض تشوه الانكماش.
جعل شيء سائل يتشقق: تذوب حدود الحبوب في منطقة الانصهار الجزئي وتتشقق عندما تتعرض للضغط الحراري.
التأثير: يمكن أن تتسبب الشقوق في فشل العفن بشكل مباشر، خاصة في الأماكن ذات درجات الحرارة المرتفعة أو المواد المسببة للتآكل، حيث تنتشر الشقوق بسرعة أكبر. في قوالب الصب-على سبيل المثال، قد تؤدي العيوب إلى تسرب سائل الألومنيوم، مما قد يؤدي إلى مشاكل تتعلق بالسلامة.
2. التشوه من تزييفها
يعد عدم تطابق الإجهاد الحراري بين الركيزة والعنصر المطبوع هو المصدر الأكثر شيوعًا لتشوه الالتواء. يظهر على شكل انحناء لأعلى أو تشويه عام لحافة الجزء المطبوع. وفيما يلي بعض الأشياء التي يمكن أن تسبب ذلك:
عدم التسخين المسبق الكافي للركيزة: عندما تبدأ الطباعة، تكون الركيزة والمسحوق في درجات حرارة مختلفة تمامًا، مما يسبب انكماشًا غير متساوٍ.
لم يتم تصميم هيكل الدعم بشكل جيد: عندما يتم توصيل هيكل الدعم والجزء المطبوع، يتراكم الضغط، مما يسبب تشوهًا عند تحرير الاتصال.
التأثير: يمكن أن يؤدي الالتواء والتشوه إلى أن يكون حجم القالب خاطئًا، مما يجعل من المستحيل تجميعه مع الأجزاء الصحيحة. وفي أسوأ الظروف لا بد من التخلص منه وإعادة إنشائه من جديد، مما يرفع تكلفة بنائه. على سبيل المثال، عند صنع قوالب حقن كبيرة، قد يتسبب الاعوجاج والتشوه في إزالة الكثير من العفن، مما يجعل الأجزاء البلاستيكية تومض.
4، استراتيجية التحسين: السيطرة الكاملة على العملية من البداية إلى النهاية
1. تحسين معالم العملية
التحكم في كثافة الطاقة: لجعل حوض الذوبان أكثر استقرارًا، قم بتغيير قوة الليزر وسرعة المسح وسمك الطبقة. على سبيل المثال، للحفاظ على مستوى الذوبان الصحيح وخطر التناثر المنخفض، يجب أن تتمتع مادة Ti-6Al-4V بكثافة طاقة تبلغ 40-60J/mm³.
تصميم إستراتيجية المسح: استخدم مسح الجزر، أو مسح رقعة الشطرنج، أو أساليب المسح الدوراني لمنع تراكم الضغط الحراري. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد تدوير كل طبقة بمقدار 67 درجة في اتجاه المسح في التخلص من الكثير من الضغط المتبقي.
2. تكنولوجيا المعالجة اللاحقة-.
يعمل الضغط المتوازن الساخن (HIP) على التخلص من المسام الداخلية ورفع الكثافة إلى ما يزيد عن 99.9% في إعدادات الضغط العالي-ودرجة الحرارة-المرتفعة. على سبيل المثال، يمكن لقوالب SLM المعالجة بـ HIP- أن تزيد من قوة الكلال بنسبة تزيد عن 50%.
المعالجة والتلميع بالآلة: يمكنك الحصول على سطح بـ Ra أقل من أو يساوي 0.4 ميكرومتر من خلال استخدام الآلات CNC لتقليل الخشونة ثم التلميع الكهربائي أو الطحن بالاهتزاز.
3. ترقيات الأدوات والمواد
مراقبة جودة المساحيق: لتقليل العيوب في المواد الخام، اختر مساحيق ذات جودة عالية-، وذات كروية عالية، وتتدفق بشكل جيد، وتركيز منخفض للأكسجين. على سبيل المثال، المساحيق المصنوعة عن طريق الانحلال لها كروية تزيد عن 95%.
تحسين دقة المعدات: للحصول على دقة تحديد موضع تبلغ ± 5 ميكرومتر وتقليل تأثيرات الخطوات، نستخدم -أشعة ليزر عالية الدقة، وأنظمة تركيز ديناميكية، و-تحكمًا في ردود الفعل الحلقية المغلقة.