Než budeme diskutovat o úlevě od stresu, nejprve si ujasněme, co je zbytkový stres.
Co je zbytkový stres?
Zbytkové napětí je napětí, které existuje v objektu k udržení rovnováhy, když na něj nepůsobí žádný vnější faktor. Během výrobního procesu budou díly ovlivněny různými faktory, jako jsou procesy. Když tyto faktory pominou a nelze-li výše uvedené vlivy a vlivy na komponenty zcela eliminovat, na komponenty stále ještě nějaké vlivy a vlivy zůstávají. Účinek a vliv tohoto zbytku je zbytkové napětí.
Z hlediska práce s energií, když vnější síla způsobí plastickou deformaci předmětu, způsobí vnitřní deformaci předmětu a tím akumuluje část energie; při eliminaci vnější síly se uvolní energie s nerovnoměrným rozložením vnitřního napětí. Pokud je křehkost předmětu nízká, předmět se bude pomalu deformovat, a pokud je křehkost vysoká, vytvoří se trhliny.
Zbytkové napětí je velmi běžné ve strojírenské výrobě a zbytkové napětí se často vytváří v různých procesech. V zásadě však lze mechanismy, které generují zbytkové napětí, seskupit do tří kategorií:
První kategorií je nerovnoměrná plastická deformace;
Druhá kategorie, nerovnoměrné změny teploty;
Třetí kategorií jsou nehomogenní strukturální změny (fázové přechody).
Rizika zbytkového stresu
Z klasifikace zbytkového napětí je vidět, že zbytkové napětí způsobí pomalou deformaci předmětu, což má za následek změnu velikosti předmětu, což má za následek nekvalifikovanou velikost obráběných součástí. Zároveň má také velmi důležitý vliv na jeho únavovou pevnost, odolnost proti korozi za napětí, rozměrovou stálost a životnost.
Jak eliminovat zbytkové napětí je důležitou výzvou v aditivní výrobě
Zbytkové napětí je také jednou z nejdůležitějších výzev pro aditivní výrobu a v některých případech může zbytkové napětí ovlivnit tištěný díl natolik, že ohne celou sestavovací platformu, oddělí součást od sestavovací platformy nebo popraská součást samotnou. To je jeden z důvodů, proč aditivně vyráběné díly často vyžadují přidání nosných konstrukcí. Teprve poté, co jsou tato zbytková napětí a koncentrace napětí uvolněna tepelným zpracováním, může být součást odstraněna z tvářecí platformy.
V současné době tradiční výrobní eliminační metody zahrnují čtyři metody: tepelné zpracování, statické lisování, vibrační stárnutí a mechanické zpracování. Vzhledem k technickým vlastnostem aditivní výroby, kterou lze lisovat bez forem, je možné při návrhu samotného dílu zvážit optimalizaci topologie pro překonání zbytkového napětí. Například zmenšení oblastí s nerovnoměrnou tloušťkou a co možná největší zamezení velkým změnám průřezu; nebo navržení předehřívací tvarovací platformy a zahřívací tvarovací komory na 3D tiskovém zařízení může účinně snížit dopad zbytkového napětí. V této fázi však to, jak zlepšit rozložení zbytkového napětí, stále závisí na zkušenostech konstruktéra, takže určitému zbytkovému napětí se nelze vyhnout.
Zbytkové napětí je napětí, které zůstává v pevném materiálu poté, co byly odstraněny všechny faktory, které zavádějí napětí. Stejné mechanismy, které mohou generovat zbytkové napětí v tradiční mechanické výrobě, platí pro aditivní výrobu. V navržených a vytištěných konstrukčních dílech může neočekávané nebo nekontrolovatelné zbytkové napětí vést k předčasnému selhání dílu. Je zvláště důležité účinně překonat zbytkové napětí při výrobě dílů.
Software pro zmírnění stresu při 3D tisku
Domácí krájecí software UPrise3D, který si sami vyvinuli, vyvinul funkci odlehčení stresu. Zapnutím této funkce se způsob tisku a dráha automaticky naplánují podle různých struktur modelu součásti pro odlehčení pnutí, aby se minimalizovalo nahromadění zbytkového napětí. V procesu tisku lze realizovat kontrolu deformace modelu v kroku slinování.
Následuje vysvětlení tiskových pouzder s a bez funkce uvolnění napětí, kterou tisk umožňuje:
Z konstrukčních dílů je vidět, že po zapnutí funkce odlehčení pnutí nedochází v podstatě k žádné odchylce úhlu po slinování. U konstrukčních dílů bez funkce odlehčení napětí je patrná deformace intuitivně patrná a úhlová odchylka je poměrně velká.
U některých tenkostěnných modelů může dojít k deformaci po spékání v důsledku akumulace napětí ve směru tisku. Z porovnání následujících dvou skupin tenkostěnných vzorků je vidět, že po zapnutí funkce odlehčení pnutí je slinutý výrobek zjevně
Odlehčení pnutí je u 3D tisku velmi důležité, při tisku tento faktor zohledníme, takže díly, které tiskneme, jsou z 99 procent stabilní a není snadné je deformovat, kroutit atd.