Voordat we het hebben over stressverlichting, moeten we eerst begrijpen wat reststress is.
Wat is reststress?
Restspanning is de spanning die in een object bestaat om het evenwicht te handhaven wanneer er geen externe factor op inwerkt. Tijdens het productieproces worden de onderdelen beïnvloed door verschillende factoren, zoals processen. Wanneer deze factoren verdwijnen, als de bovengenoemde effecten en effecten op de componenten niet volledig kunnen worden geëlimineerd, blijven er nog enkele effecten en invloeden op de componenten over. Het effect en de invloed van dit residu is restspanning.
Vanuit het perspectief van energiewerk, wanneer de externe kracht de plastische vervorming van het object veroorzaakt, zal dit de interne vervorming van het object veroorzaken, waardoor een deel van de energie wordt verzameld; wanneer de externe kracht wordt geëlimineerd, zal de energie met ongelijke interne spanningsverdeling worden vrijgegeven. Als de broosheid van het object laag is, zal het object langzaam vervormen en als de broosheid hoog is, zullen er scheuren ontstaan.
Restspanning is heel gebruikelijk in mechanische productie en restspanning wordt vaak gegenereerd in verschillende processen. In wezen kunnen de mechanismen die reststress genereren echter in drie categorieën worden gegroepeerd:
De eerste categorie is niet-uniforme plastische vervorming;
De tweede categorie, ongelijke temperatuurveranderingen;
De derde categorie zijn inhomogene structurele veranderingen (faseovergangen).
Gevaren van reststress
Uit de classificatie van restspanning blijkt dat de restspanning ervoor zorgt dat het object langzaam vervormt, wat resulteert in een verandering in de grootte van het object, wat resulteert in de niet-gekwalificeerde grootte van de bewerkte onderdelen. Tegelijkertijd heeft het ook een zeer belangrijke invloed op de vermoeiingssterkte, weerstand tegen spanningscorrosie, maatvastheid en levensduur.
Het elimineren van reststress is een belangrijke uitdaging in additive manufacturing
Restspanning is ook een van de belangrijkste uitdagingen voor additive manufacturing en in sommige gevallen kan restspanning het geprinte onderdeel zo beïnvloeden dat het het hele bouwplatform buigt, het onderdeel van het bouwplatform scheidt of het onderdeel zelf scheurt. Dit is een van de redenen waarom additief vervaardigde onderdelen vaak de toevoeging van ondersteunende structuren vereisen. Pas nadat deze restspanningen en spanningsconcentraties door warmtebehandeling zijn opgeheven, kan het onderdeel van het vormplatform worden verwijderd.
Op dit moment omvatten de traditionele productie-eliminatiemethoden vier methoden: warmtebehandeling, statische belastingpersen, trillingsveroudering en mechanische behandeling. Vanwege de technische kenmerken van additieve fabricage die zonder mallen kunnen worden gegoten, is het mogelijk om de topologie te optimaliseren om restspanning te overwinnen bij het ontwerpen van het onderdeel zelf. Bijvoorbeeld het verkleinen van gebieden met ongelijke dikte en het zoveel mogelijk vermijden van grote dwarsdoorsnedeveranderingen; of het ontwerpen van een voorverwarmend vormplatform en een verwarmingsvormkamer op 3D-printapparatuur kan de impact van restspanning effectief verminderen. In dit stadium hangt het verbeteren van de verdeling van restspanning echter nog af van de ervaring van de ontwerper, dus enige restspanning kan niet worden vermeden.
Restspanning is de spanning die in een vast materiaal achterblijft nadat alle factoren die spanning veroorzaken zijn verwijderd. Dezelfde mechanismen die restspanning kunnen veroorzaken in traditionele mechanische productie, zijn van toepassing op additieve productie. In ontworpen en geprinte structurele onderdelen kan onverwachte of onbeheersbare restspanning leiden tot voortijdig falen van het onderdeel. Het is vooral belangrijk om de restspanning bij de fabricage van onderdelen effectief te overwinnen.
Software voor stressverlichting bij 3D-printen
De in eigen land zelf ontwikkelde UPrise3D-slicingsoftware heeft een stressreducerende functie ontwikkeld. Door deze functie in te schakelen, worden de afdrukmethode en het pad automatisch gepland volgens de verschillende structuren van het model voor spanningsontlastingsonderdelen om de accumulatie van restspanning te minimaliseren. In het drukproces kan de vervormingscontrole van het model in de sinterstap worden gerealiseerd.
Het volgende is een uitleg van de afdrukgevallen met en zonder de spanningsontlastingsfunctie die door afdrukken is ingeschakeld:
Aan de constructiedelen is te zien dat er na het aanzetten van de spanningsontlastingsfunctie in principe geen afwijking in de hoek is na het sinteren. Voor de structurele onderdelen zonder de spanningsontlastingsfunctie is de voor de hand liggende vervorming intuïtief te zien en is de hoekafwijking relatief groot.
Bij sommige dunwandige modellen kan vervorming na het sinteren optreden als gevolg van ophoping van spanning in de afdrukrichting. Uit de vergelijking van de volgende twee groepen dunwandige monsters blijkt dat nadat de spanningsontlastingsfunctie is ingeschakeld, het gesinterde product duidelijk
Stressverlichting is erg belangrijk bij 3D-printen, we zullen deze factor in overweging nemen bij het printen, dus de onderdelen die we printen zijn voor 99 procent stabiel en niet gemakkelijk te vervormen, draaien, enz.