كيفية تجنب تشوه تصنيع الأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد؟

ثانيا, مرحلة التصميم: تحسين الطوبولوجيا باستخدام محاكاة الإجهاد
1. محاكاة توزيع الضغوط وإعادة بناء الهيكل
استخدمت إحدى الشركات التي تصنع شفرات التوربينات لصناعة الطيران برنامج Simufact Additive لتشغيل محاكاة الاقتران الميكانيكي الحراري. ولاحظوا أن التصاميم النموذجية تظهر تركيز الإجهاد في المنطقة الانتقالية لجذر النصل. أدى تغيير انتقال الزاوية القائمة إلى انتقال زاوية مستديرة بنصف قطر 5 مم وملء المنطقة التي لا تتحمل الضغط بهيكل شبكي إلى خفض ذروة الضغط من 420 ميجا باسكال إلى 280 ميجا باسكال وتشوه الطباعة بنسبة 62%. يوضح هذا السيناريو أن تحسين الهيكل استنادًا إلى المحاكاة يمكنه اكتشاف نقاط الضغط العالية- مسبقًا وتوزيع الضغط حتى عن طريق تغيير البنية.
2. التصميم الذكي للهياكل المستدامة
يتم استخدام الصيغ التجريبية في تصميم الدعم التقليدي، والذي يمكن أن يتسبب بسهولة في تراكم الحرارة في منطقة واحدة. يستخدم برنامج VoxelDance Engineering الخاص بشركة Manga Technology تقنية مسح تعويض التشوه لإنشاء هياكل دعم تناسب أشكال الأجزاء تلقائيًا. تعمل هذه الطريقة على تحسين كثافة توزيع الدعم أثناء طباعة مقابض المفاصل الصناعية في شركة الأجهزة الطبية. فهو يقلل من عمق تلف السطح الناتج عن إزالة الدعامة بعد التلبيد من 0.3 مم إلى 0.05 مم ويقلل كمية مادة الدعم المطلوبة بنسبة 30%.
3. بناء نموذج لتعويض التشوه المسبق-.
بالنسبة لأجسام الصمامات الهيدروليكية للطيران التي يجب أن تكون دقيقة في حدود ± 0.02 مم، تستخدم شركة Platinum Technology Company عملية حلقة مغلقة - تسمى "تعويض المسح الضوئي للطباعة". في هذه العملية، تتم طباعة النموذج الأصلي باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، ويحصل الماسح الضوئي ATOS Triple Scan 3D على بيانات التشوه الفعلية. يتم بعد ذلك استخدام هذه البيانات لإنشاء نموذج عكسي للتشوه المسبق-في برنامج Magics. وبعد جولتين من التصحيح، ارتفع تفاوت الأبعاد الأساسي للأجزاء من ± 0.15 مم إلى ± 0.03 مم، وهو ما تحتاجه معايير الطيران.
2، مرحلة العملية: التحكم التعاوني لمعلمات متعددة
1. تغيير إعدادات الليزر بشكل سريع
قامت معدات Huashu High Tech FS200M بتغيير قوة الليزر وسرعة المسح ديناميكيًا أثناء طباعة غرفة الاحتراق لمحرك معين عن طريق مراقبة مجال درجة الحرارة للمسبح المنصهر في الوقت الفعلي. في منطقة سمك الجدار 3 مم، تم استخدام المعلمة 800W/1200mm/s، وفي منطقة سمك الجدار 0.8 مم، تم استخدام المعلمة 600W/800mm/s. يعمل تعديل معلمة القسم هذا على تقليل مدخلات الحرارة في الأقسام ذات الجدران الرقيقة-بنسبة 40% والضغط المتبقي بنسبة 55%. كما أنه يعمل على إصلاح مشكلة تشوه التلبيد في الهيكل الكابولي 0.5 مم.
2. تحسين عملية وضع المسحوق
تستخدم معدات EOS M 400-4 تقنية توزيع المسحوق التكيفية للتعامل مع تأثير سماكة طبقة المسحوق على التشوه. إنه يحافظ على سمك الطبقة عند 40 ميكرومتر في منطقة الدعم ويغيره ديناميكيًا إلى 25 ميكرومتر في مساحة سطح النموذج الحر. توضح بيانات الاختبار أن هذا النهج يقلل من اختلال الطبقة البينية للأجزاء ذات الجدران الرقيقة من 0.12 مم إلى 0.03 مم ويرفع قيمة خشونة السطح Ra من 12.5 ميكرومتر إلى 6.3 ميكرومتر.
3. التحكم في الغلاف الجوي عن طريق الغاز الخامل
يحافظ جهاز Platinum BLT-S800 على مستويات منخفضة للغاية من الهواء والرطوبة (أقل من 10% رطوبة نسبية و50 جزء في المليون) أثناء طباعة غرسات العظام المصنوعة من سبائك التيتانيوم. ويتم ذلك باستخدام نظام التحكم في الحلقة المغلقة-. أظهرت التجارب التي تقارن بيئات مختلفة أن هذا يمكن أن يخفض معدل أكسدة المسحوق من 0.8% إلى 0.15%. يؤدي هذا إلى حل مشكلة طبقات الأكسيد التي تجعل من الصعب على الطبقات الاتصال وتجعل الأجزاء أقوى بنسبة 18%.
3،مرحلة ما بعد-المعالجة هي عندما يتم إصلاح العيوب وتحسين الأداء.
1. معالجة التكثيف بالضغط المتوازن الساخن (HIP).
استخدمت إحدى شركات محركات الطيران المعينة معدات الضغط المتوازن الساخن QIH-15L للعمل على أجزاء سبائك Inconel 718 ذات درجة الحرارة العالية. إن حفظ الأجزاء عند 1200 درجة / 150 ميجا باسكال لمدة 4 ساعات جعلها أكثر كثافة (من 99.2% إلى 99.98%) وأقل مسامية (من 0.3% إلى 0.002%). عمر الكلال للأجزاء المعالجة أطول ثلاث مرات، كما أن عيوب الشقوق الدقيقة التي تكونت أثناء عملية التلبيد قد اختفت تمامًا.
2. عملية المعالجة الحرارية المتدرجة
بالنسبة لأجسام الصمامات الهيدروليكية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، قم بتنفيذ عملية معالجة حرارية من ثلاث-خطوات: التلدين لتخفيف الضغط عند 550 درجة لمدة ساعتين، ومعالجة المحلول عند 1050 درجة لمدة ساعة واحدة، ومعالجة التعتيق عند 480 درجة لمدة 4 ساعات. هذا الإجراء يجعل الأجزاء أكثر صلابة، من 180HV إلى 280HV، ويقلل من الضغط المتبقي، من 320MPa إلى 80MPa. يؤدي هذا إلى حل مشكلة الارتداد الأبعاد بعد التشغيل الآلي.
3. تقنية إزالة الدعم الذكي
في معدات DMG MORI LASERTEC 65 3D، يتم استخدام مركز تصنيع ربط ذو خمسة محاور لإزالة الدعم: تتم مراقبة قوة القطع في الوقت الفعلي من خلال نظام التحكم في القوة، ويتم ضبط معدل التغذية تلقائيًا. وقد أثبتت الاختبارات أن هذه التقنية تسهل إزالة الدعم بنسبة 40%، وتحافظ على عمق الضرر السطحي في حدود 0.02 ملم، وهو ما تحتاجه أجزاء الطيران لتبقى سليمة.