SLM 3D басып шығару қызметінің қиыншылықтары мен шаралары қандай?

SLM 3D басып шығарылған бөлшектердегі қуыстылық

SLM басып шығарудағы қуыстылықтың себептері

SLM (Селективті лазерлі балқыту) 3D басып шығарудағы қуыстылық басып шығарылған бөлшектердің бүтіндігін бұзуы мүмкін күрделі мәселе болып табылады. Бұл мәселенің пайда болуына бірнеше факторлар әсер етеді. Төмен сапалы ұнтақтың жеткіліксіз ағуы – бұл негізгі себеп, өйткені ол ұнтақтың біркелкі таралуы мен жиналуына әкеліп соқтырады және соңғы бөлшекте бос орындар қалдырады. Сонымен қатар, лазерлік параметрлердің дұрыс орнатылмауы, мысалы, дұрыс емес сәуле мөлшері немесе жеткіліксіз энергия енгізуі, метал ұнтағын толық балқытпай, толық балқымау және қуыстылыққа әкеліп соғады. Сондай-ақ, оттегі мен ылғалдылықтан ластану сияқты қоршаған орта факторлары басып шығару кезінде кеуектердің түзілуін күшейтеді.

Шикізаттың сапасы SLM басып шығарылған бөлшектердің қуыстылығына әлдеқайда әсер етеді. Мысалы, бөлшек өлшемдерінің таралуы мен пішінінің дұрыстығы маңызды; осы жердегі үйлесімсіздік әлсіз нүктелер мен қуыстардың пайда болуына әкеліп соғуы мүмкін. Балқыту процесі кезінде жеткіліксіз энергия енгізу де осыған әкелетін басқа бір себеп болып табылады, себебі бұл басып шығарылған бөлшектердің тығыздығы мен беріктігін бұзатын кішігірім тесіктердің түзілуіне әкеліп соғады. Осы қиындықты жеңу үшін лазерді дұрыс калибрлеу мен жоғары сапалы материалдарды қолдану маңызды стратегия болып табылады.

Механикалық қасиеттерге әсері

Пористілік SLM 3D басып шығарылған бөлшектердің механикалық қасиеттеріне терең әсер етеді, олардың жұмыс істеу қабілетін төмендетеді. Кеуектердің болуы созу күшін азайтып, жалықтыруға тұрақтылықты төмендетеді, соның салдарынан компоненттер кернеу немесе қайталанатын жүктемелер әсерінен сынғыш болып келеді. Зерттеулер пористілік деңгейінің артуы мен әсіресе динамикалық ортада болатын бөлшектерде қателік пайызының артуы арасында тікелей байланыс бар екенін көрсетті, бұл басып шығару процесіндегі дәлдіктің қажеттілігін көрсетеді.

Қуыстылықтың критикалық деңгейлері механикалық қасиеттерді күрт төмендетуі мүмкін. Қуыстылық деңгейлері белгілі бір шектерден асқан сайын (жиі өнеркәсіптік есептерде сандық мәліметтермен көрсетіледі) материалдың беріктігі мен тұрақтылығы төмендейді. Әртүрлі зерттеулердегі сандық талдаулар қуыстылығы 2% асатын бөлшектердің механикалық қасиеттерінің айтарлықтай төмендеуін көрсетеді, бұл өнеркәсіптік қолданбаларда сенімділікті және қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін басылым параметрлері мен материалды таңдауды қатаң бақылау қажеттілігін көрсетеді.

Қуыстылықты азайту стратегиялары

SLM 3D басып шығару бөлшектеріндегі қуыстылықты азайту үшін басылым процесінің бірнеше деңгейлерінде стратегиялық шаралар қолдану қажет. Біріншіден, біркелкі дисперсиялы бөлшектер мен үздік ағу қасиеттеріне ие ұнтақты таңдау – бос орындарды болдырмау үшін үнемі қысылуын қамтамасыз ететін негіз болып табылады. Бұл таңдау басқа процесстерге сүйенетін негізгі қадам болып табылады және қуыстылықтың бастапқы тәуекелін азайтады.

Лазерлік қуат пен жылдамдықты реттеу – маңызды стратегиялардың бірі. Бұл параметрлерді дұрыс реттеу энергия тербелістерін азайтып, ұнтақтың толық балқуын қамтамасыз етеді және балқымаған аймақтардың пайда болу ықтималдығын төмендетеді. Сонымен қатар, тікелей бақылау технологияларын пайдалану ұнтақтың балқу сапасы туралы нақты уақыт аралығында ақпарат алуға мүмкіндік береді, процессте ауытқуларды түзету үшін дереу шаралар қабылдауға болады. Бұл технологиялар басып шығарылған бөлшектердің беріктігі мен сапасын қамтамасыз ететін бақылау ортасын үздіксіз қадағалап отырады.

Тығыздықтағы Ұнтақ Сапасының Ролі

Селективті лазерлі балқыту (SLM) үшін қолданылатын ұнтақтың сапасы 3D басып шығарылған бөлшектің тығыздығына әсер етеді. Ұнтақ морфологиясы оптималды тығыздық алу үшін маңызды рөл атқаратынын зерттеулер көрсетті, ал лазерлік процес кезінде сфералық бөлшектер жақсырақ жиналуы мен балқуына ықпал етеді. Ұнтақтағы қоспалар жиналу тығыздығы мен балқу тиімділігін бұзуы мүмкін, соның нәтижесінде қуыстары жоғары және механикалық қасиеттері төмен болатын бөлшектер алынады. Біркелкі бөлшек өлшемінің таралуы бар жоғары сыйымдылықты материалдар сапалы тығыздық нәтижелерін беретіні белгілі. Мысалы, титан мен никельдің қорытпалары жоғары тығыздығы мен механикалық беріктігі сияқты қасиеттеріне байланысты әуе-кеңістік қолданбаларында жиі қолданылады.

Лазерлік параметрлерді тиімділеу

Жоғары тығыздықтағы SLM бөлшектерін алу үшін лазерлік параметрлерді тиімді пайдалану өте маңызды. Негізгі параметрлерге лазерлік қуат, сканерлеу жылдамдығы және тор қашықтығы жатады, олардың бәрі басылып шығарылған бөлшектердің тығыздығы мен құрылымдық тұтастығына тікелей әсер етеді. Бұл параметрлерді ұқыпты түрде реттеу арқылы өндірушілер тығыздықты оптимизациялау мен өндірістік жылдамдықты сақтау арасында теңдік орнатуға қол жеткізе алады. Мысалы, сканерлеу жылдамдығын реттеп отырып лазерлік қуатты арттыру фузияны жақсартып, литье қатерін азайтып, тығыздау шығыстарына әкеледі. Саладағы жеке тәжірибелер лазерлік реттеулерді дәл таңдау арқылы бөлшек тығыздығын 99% арттыруға болатынын және қиын сұраныстарды қанағаттандырудағы өнімнің өнімділігін біршама жақсартуға болатынын көрсетеді.

Жоғары тығыздық үшін өңдеуден кейінгі техникалар

Соңғы өңдеу әдістеріне жылумен өңдеу және ыстық изостатикалық престеу (HIP) жатады, бұл SLM бөлшектерінің тығыздығын арттыруда тиімді. Бұл әдістер қалдық кеуектерді жояды және микрқұрылымды жақсартып, соның нәтижесінде соңғы өнімнің механикалық қасиеттерін арттырады. Алайда, бұл әдістердің экономикалық әсері де бар, өндіріс шығындарын арттыруы мүмкін. Салалық стандарттарға сәйкес, HIP қолдану металдық бөлшектердің тығыздығын 3%-ға дейін арттыруы мүмкін, бұл әсіресе әуе-космос және автомобиль салаларының қатаң талаптарын орындау үшін маңызды. Қосымша шығындарға қарамастан, материалдың жақсартылған қасиеттері әдетте соңғы өңдеуге жұмсалған инвестицияны оправдайды.

SLM процесстері кезінде қалдық кернеуді басқару

Жылулық градиенттің қиындықтары

SLM процесінде жылулық градиенттер әлдеқайда үлкен қиыншылықтар туғызады, басып шығарылған бөлшектерде қалдық кернеуге әкеліп соғады. Бұл градиенттер SLM-ге тән жылдам суыту мен қыздыру циклдарынан туындайды, онда лазерден болатын жергілікті қыздыру кеңеюге, ал содан кейін материал суыған сайын келесі жиылуға әкеледі. «5 Common Problems Faced with Metal 3D printing» атты мақалада аталған зерттеу жылулық циклдардың материал деформациясы мен қалдық кернеуге қалай әсер ететінін және соған сәйкес бөлшектің бұралуына немесе жарылуына әкеліп соғатынын түсіндіреді. Осындай әсерлерді болдырмау үшін сканерлеу үлгілерін тиімді ету маңызды. Зигзаг немесе жолақты сканерлеу сияқты стратегияларды қолдану арқылы жылу таралуын құрылыс бойынша әлдеқайда біркелкі бақылауға болады, осылайша жылулық градиенттерді азайтып, қалдық кернеуді төмендетеді.

Құрылымды қолдау жобасы

SLM процесі кезінде кернеу концентрациясын азайту үшін қолдау конструкцияларының дизайнының маңызы зор. Тиімді қолдаулар асып тұрған геометрияны тұрақтандырып қана қоймай, сонымен қатар бөлшек бойынша кернеуді біркелкі таратады. Мысалы, торлы құрылымдар немесе стратегиялық бағытта орналасқан қолдауларды пайдалану локалды кернеуді жеңілдетіп, бөлшектің бұзылуына немесе үзілуіне кедергі жасайды. Қолданыстағы нұсқаулар әрбір бөлшекке тән геометрия мен жүктеме жағдайларына сәйкес қолдау қалыңдығы мен қосылу нүктелерін баптауды ұсынады. кең қолдау негіздері мен қосылуларды қолдану сияқты тиімді қолдау конструкцияларының құрылысында орайлы құрылыстардың сәтті нәтижелері жазылып алынған және бұрмалануды біршама азайтатыны дәлелденген.

Алдын ала қыздыру және сканерлеу стратегиялары

Басынан қыздыру – температура градиенті мен SLM-де пайда болатын байланысты кернеулердің зиянды әсерін азайтудың дәлелденген әдісі. Бастапқы температураны көтеру арқылы жылу соққысының шамасы азаяды, бұл материалдың жылыну мен салқындау циклдары арасындағы өтуді жеңілдетеді. Қыздыруды толықтыру ретінде жылу басқаруында сканерлеу стратегиялары маңызды рөл атқарады. Торлы сканерлеу сияқты жылуды біркелкі тарататын стратегиялар кернеуге байланысты деформацияны әрі қарай жеңілдетуі мүмкін. Өнеркәсіптік мысалдарда көрсетілгендей, тиімді сканерлеу үлгілерімен қоса қыздыру өлшемді дәлдікті арттыру мен қалдық кернеуді азайтуды көрсеткен, сонымен қатар соңғы бөлшектердегі мүмкін болатын істен шығуды болдырмақ.

SLM басылымдарында сызаттар мен бұралуды болдырмау

Жылулық қысу мәселелері

SLM (Селективті лазерлі балқыту) бөлшектерін салқындату сатысындағы жылулық қысу құбылысын түсіну жарылымдарды болдырмау үшін маңызды. Бөлшек суынған кезде ол қысылып, бұл кернеу тудырып, дұрыс басқарылмаса жарылымдарға әкеліп соғуы мүмкін. Зерттеулер әртүрлі салқындату жылдамдықтары материалдың қасиеттеріне күшті әсер ететінін және жарылымдар қаупін туғызатынын көрсетті. Мысалы, тез салқындату күрделі геометриялы немесе әртүрлі қалыңдықтағы аймақтарда кернеуді күшейтетін болады. Осыны болдырмау үшін салқындату жылдамдықтарын тиімді ету қажет. Өндіріс кезінде ортаңғы шарттарды реттеу немесе салқындату паузаларын енгізу айқыштап кетуді болдырып, ішкі кернеуді азайтуға көмектеседі.

Басып шығару үстеліне жабысу тәжірибесі

SLM басып шығарудың түрінде жабыстыру қасиетін арттыру оның бұзылуын болдырмау үшін негізгі мәселе болып табылады. Басып шығару процесі кезінде басылған бөлшектің тұрақтылығын қамтамасыз ететін және оның бұзылуына әкелетін қозғалысты азайтатын күшті жабыстыру өте маңызды. SLM материалдарына арналған арнайы жабыстыру құралдарын қолдану сияқты беттік өңдеу тәсілдері немесе дәнекерлік қабаттар сияқты материалдар жабыстыру тиімділігін айтарлықтай арттыруға болады. SLM тестілеу нәтижелері жабыстыруды жақсарту арқылы бұзылу оқиғаларын күрт азайтып, өлшемді дәлдік пен құрылымның бүтіндігін қамтамасыз ететінін көрсетті. Мысалы, құрбандық қабат немесе қаптаманы қолдану жабыстыруды жақсартып, соңғы өңдеу кезінде тазалауды жеңілдетеді.

Басып шығарудан кейінгі термиялық өңдеулер

Сондықтан SLM бөлшектерінің ішкі кернеулерін жеңілдету үшін құрылыстан кейінгі стратегиялық термиялық өңдеу маңызды рөл атқарады. Басқарылатын термиялық циклдарды қолдана отырып, өндірушілер иілуіне немесе деформациялануына әкелетін жинақталған кернеулерден құтыла алады. Оңтайлы температура диапазондары мен ұзақтығы әртүрлі материалдарда әлдеқайда ерекшеленеді; мысалы, титан қорытпалары жиі төменгі температурада қажет етеді, ал ерітінді болатқа қарағанда. Тәжірибелік зерттеулер құрылыстан кейінгі жылу өңдеулерінің иілуін азайтып, механикалық қасиеттерді арттыруға болатынын көрсетеді, дәлдікті және беріктілікті сақтайды. Қолдану дұрыс болған жағдайда, бұл өңдеулер металл 3D басылған бөлшектердің өлшемдік тұрақтылығы мен жалпы өнімділігін басқару үшін тиімді әдіс болып табылады.

SLM 3D басылған бөлшектер үшін қосымша өңдеу қиындықтары

Бетінің кедір-бұдырлығын азайту

Селективті лазерлі балқыту (SLM) кезінде беттің қаттылығы кең таралған мәселе болып табылады және 3D-басылған бөлшектердің қызметі мен эстетикасына әсер етуі мүмкін. Беттің қаттылығының себептері лазерлік энергияның жетіспеуінен толық балқымауынан бастап соңғы өнімдердің ұқыптылығына әсер ететін қабат қалыңдығының шектеулеріне дейінгі аралықта болады. Дәлдік пен эстетика маңызды болып табылатын қолданулар үшін тегіс беттерді алу маңызды. SLM бөлшектерінің бет жылтырлығын жақсарту үшін жиі өңдеу, ұнтақтау және парлы қабаттау сияқты әдістер қолданлады. Сонымен қатар, басып шығару кезінде жұқа қабаттарды қолдану қаттылықты азайтуға болады, бірақ бұл жиі құрылыс уақытын ұзартады. Бет сапасы мен әсерлілікті теңестіру пост-өңдеу операцияларында маңызды қарастыру болып табылады.

Күрделілікті қолдап қалу

SLM бөлшектердің соңғы өңдеуінде көмекші құрылымдарды алып тастау кезінде қатты қиыншылықтар туындайды, жиі әлсіз құрылымдарға зиян келтіру қаупі төнеді. Көмекші құрылымдар тар кеңістіктерде немесе ішкі элементтерде қолданылған кезде қиын жағдайлар пайда болады, бөлшекке зиян келтірмей-ақ қол жеткізу қиын болады. Зиян келтіруді азайту бойынша тиімді әдістер арнайы көмекші құрылымдарды алып тастауға арналған құралдарды пайдалану мен модельдеу сатысында көмекші құрылымдардың дизайнын тиімдестіру стратегияларын қолдануды қамтиды. Дәл құралдармен кесу сияқты бақыланатын әдістерді қолданып, ақаулардың пайда болу ықтималдығын азайтуға болады, бұл жаман әдістердің нәтижесінде көптеген зақымданулар мен қосымша шығындар туындаған жағдайлармен дәлелденеді.

Тиімді өңдеу шешімдері

SLM бөлшектерінің сапасын ұстап, үлкен шығындарды болдырмау үшін тиімді өңдеу шешімдерін енгізу маңызды. Қолмен өңдеу, химиялық жылтырату және вибрациялық айналдыру сияқты әдістер басқа да күрделі техникалармен салыстырғанда төменгі құнға жеткілікті нәтиже беруі мүмкін. Өңдеу әдісін таңдаудың экономикалық әсері бастапқы шығындар мен ұзақ мерзімді пайдаланудың ықтимал артықшылықтарын салыстыру арқылы анықталады. Сарапшылар жиі шығын мен тиімділік арасындағы тепе-теңдікті табудың маңыздылығын атап көрсетеді, мысалы, электролитті жылтырату сияқты әдістерді ұсынады, олар жоғары сапалы өңдеуді орташа шығындармен қамтамасыз етеді. Бұл кеңестер компаниялардың экономикалық тиімділік пен жоғары сапалы нәтижеге қол жеткізу үшін өңдеуден кейінгі операцияларын тиімді ұйымдастыруына көмектеседі.