1, De redenen en resultaten van porieproblemen
Poriën, een van de meest voorkomende soorten fouten in 3D-geprinte metalen onderdelen, hebben een grote invloed op de mechanische eigenschappen van lucht- en ruimtevaartonderdelen. Poriën vormen zich op een ingewikkelde manier, meestal gerelateerd aan grondstoffen en materialen geproduceerd door laseractiviteit.
Grondstoffen hebben over het algemeen poriën van de opgesloten gassen in metaalpoeders en de beschermende omgeving in machines. Metaalpoeder smelt en stolt snel tijdens het 3D-printen van metaal, en de sterke variaties in het smeltbad kunnen ervoor zorgen dat gas niet volledig ontsnapt, waardoor poriën ontstaan. Deze gaten zijn meestal bolvormig of elliptisch van vorm en hebben een aanzienlijke invloed op de mechanische eigenschappen van het onderdeel door middel van grootte, hoeveelheid, vorm en oriëntatie.
De door laseractie geproduceerde poriën zijn nauw gecorreleerd met de procesparameters. Als de ingangsenergie tijdens het lasersinterproces te groot of te klein is, kunnen er poriën ontstaan. Vloeibaar metaal spat op ongesmolten metaalpoeder wanneer de energie te hoog is, waardoor spatten en poriën ontstaan; wanneer de energie te laag is, wordt het metaalpoeder niet volledig gesmolten, waardoor er onvoldoende hechting tussen de lagen ontstaat en poriën ontstaan.
De levensduur en treksterkte van lucht- en ruimtevaartcomponenten kunnen aanzienlijk worden verminderd door poriën. Met name de oppervlakte-gerelateerde poriën hebben een grote invloed op de vermoeiingsprestaties van de geproduceerde componenten. Verder kunnen poriën de microstructuur en mechanische eigenschappen van componenten beïnvloeden, waardoor de algemene prestaties van de componenten worden beïnvloed door middel van ongelijke materiaaleigenschappen.
2. Redenen achter en gevolgen van crack-problemen
Een andere typische fout in het 3D-printproces van metaal zijn scheuren, die de betrouwbaarheid en veiligheid van lucht- en ruimtevaartonderdelen ernstig in gevaar brengen. Temperatuurverdeling, restspanning en onvoldoende smelting hebben allemaal invloed op het ontstaan van scheuren.
Een aanzienlijk temperatuurverschil tussen het gesmolten zwembad en het gestolde metaal tijdens het 3D-printen van metaal veroorzaakt een aanzienlijke vervorming van het gesmolten zwembad. Maar de lage vloeibaarheid van de vloeistof zorgt ervoor dat deze de vervorming veroorzaakt door het gesmolten bad niet kan compenseren, waardoor er stollingsspleten ontstaan. Bovendien kunnen sommige smeltzones, die verband houden met het vloeibaarmakingstraject, de korrelstructuur, thermische rek, metaalkrimp en opsluiting, ook vloeibaarmakingsbreuken vertonen.
De sterkte en duurzaamheid van vliegtuigonderdelen kunnen sterk veranderen door het bestaan van scheuren. Vooral onder cyclische belasting, waarbij scheuren zich uitbreiden en uiteindelijk breuk van componenten veroorzaken, zijn scheuren een van de belangrijkste oorzaken van vermoeiingsfalen. Bovendien kunnen scheuren de spanningsverdeling van componenten beïnvloeden, wat resulteert in spanningsconcentratie en snelle afbraak van componentvermoeidheid.
3, Reactiestrategie
De volgende technieken helpen bij het oplossen van de porositeits- en scheurproblemen van metaal 3D-printen:
Procesparameters maximaliseren: Men kan de productie van poriën en scheuren efficiënt reguleren door procesparameters zoals laservermogen, scansnelheid en poederlaagdikte te wijzigen. Juiste procesparameters helpen om voldoende smelten en stollen van metaalpoeder te garanderen, waardoor de ontwikkeling van scheuren en poriën wordt voorkomen.
Het kiezen van hoogwaardige metaalpoeders om de porositeit en onzuiverheden in grondstoffen te verminderen, zal de kwaliteit van de componenten helpen verbeteren. Voor-behandeling van metaalpoeder-zoals drogen en zeven-kan er ook voor zorgen dat het poeder vloeibaarder en homogener wordt, waardoor de vorming van poriën wordt verminderd.
Na-behandelingsproces: De poriën en de grootte van scheuren kunnen verder worden verkleind door middel van na-behandelingsprocedures, waaronder mechanische verwerking, warmtebehandeling en polijsten. Vooral de behandeling met heet isostatisch persen (HIP) kan interne gebreken aanzienlijk verminderen en de materiaalmoeheidsprestaties verbeteren.
Controle van de voorverwarmings- en afkoelsnelheid van het substraat: Verder wordt de foutinhoud van het eindproduct beïnvloed door het voorverwarmen van het substraat tijdens het printproces en het op een specifieke temperatuur houden en het geschikte afkoeltempo aan te houden. Door de restspanningen te verminderen en daarmee de temperatuurgradiënten te verminderen, kan het voorverwarmen van het substraat het optreden van scheuren helpen voorkomen.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html