1, Důvody a výsledky problémů s póry
Jeden z nejčastěji se vyskytujících druhů chyb v kovových 3D tištěných dílech, póry výrazně ovlivňují mechanické vlastnosti leteckých dílů. Póry se tvoří komplikovaným způsobem, většinou v souvislosti se surovinami a těmi, které vznikají laserovou činností.
Suroviny mají obecně póry ze zachycených plynů v kovových prášcích a ochranného prostředí ve strojních zařízeních. Kovový prášek se v procesu kovového 3D tisku rychle taví a tuhne a silné změny v lázni taveniny mohou způsobit, že plyn úplně neunikne, a proto vzniknou póry. Tyto otvory mají obvykle kulový nebo eliptický tvar a významně ovlivňují mechanické vlastnosti součásti prostřednictvím velikosti, množství, tvaru a orientace.
Póry vytvořené působením laseru úzce korelují s parametry procesu. Pokud je vstupní energie během procesu laserového slinování příliš velká nebo příliš malá, mohou vzniknout póry. Tekutý kov stříká na neroztavený kovový prášek, když je energie příliš vysoká, vytváří cákance a póry; když je energie příliš nízká, kovový prášek není zcela roztaven, takže dochází k nedostatečnému spojení mezi vrstvami a tvorbě pórů.
Únavová životnost a pevnost v tahu leteckých součástí mohou být značně sníženy póry. Zejména povrchové-póry mají velký vliv na únavové vlastnosti vyráběných součástí. Kromě toho mohou mikrostrukturu a mechanické vlastnosti součástí ovlivnit póry, takže nestejné vlastnosti materiálu ovlivňují celkovou výkonnost součástí.
2, Důvody a důsledky problémů s crackem
Další typickou chybou v procesu kovového 3D tisku jsou praskliny, které vážně ohrožují spolehlivost a bezpečnost leteckých dílů. Rozložení teplot, zbytkové napětí a nedostatečná fúze – to vše má vliv na tvorbu trhlin.
Výrazný teplotní rozdíl mezi roztavenou lázní a ztuhlým kovem v procesu kovového 3D tisku způsobuje značné narušení roztavené lázně. Ale nízká tekutost kapaliny způsobuje, že není schopna kompenzovat deformaci způsobenou roztavenou lázní, takže vznikají trhliny při tuhnutí. Kromě toho, v souvislosti s rozsahem zkapalňování, strukturou zrn, tepelným prodloužením, smršťováním kovu a zadržováním, mohou některé zóny tavení také vykazovat zkapalňovací lomy.
Pevnost a životnost součástí letadla může být výrazně změněna existencí trhlin. Zejména při cyklickém zatěžování, kdy se trhliny šíří a nakonec způsobují lom součásti, jsou trhliny jednou z hlavních příčin únavového porušení. Dále mohou mít vliv na rozložení napětí součástí trhliny, což má za následek koncentraci napětí a rychlou degradaci únavou součástí.
3, Strategie reakce
Následující techniky pomáhají řešit problémy s porézností a praskáním kovu při 3D tisku:
Maximalizace parametrů procesu: Je možné efektivně regulovat tvorbu pórů a trhlin změnou parametrů procesu, jako je výkon laseru, rychlost skenování a tloušťka vrstvy prášku. Vhodné procesní parametry pomáhají zaručit dostatečné roztavení a ztuhnutí kovového prášku, čímž zabraňují vzniku trhlin a pórů.
Výběr prémiových kovových prášků ke snížení poréznosti a nečistot v surovinách pomůže zlepšit kvalitu součástí. Před-úprava kovového prášku-, jako je sušení a prosévání-, může také pomoci, aby byl prášek tekutější a homogennější, čímž se snižuje tvorba pórů.
Proces po-úpravě: Póry a velikost trhlin lze dále zmenšit pomocí postupů po-úpravě, včetně mechanického zpracování, tepelného zpracování a leštění. Obzvláště ošetření izostatickým lisováním za tepla (HIP) může výrazně snížit vnitřní vady a zvýšit výkonnost materiálu při únavě.
Řízení rychlosti předehřívání a ochlazování substrátu: Dalším ovlivněním chybného obsahu konečného produktu je předehřívání substrátu během celého tiskového procesu a jeho udržování na určité teplotě a také udržování vhodného tempa ochlazování. Snížením zbytkového napětí a tím snížením teplotních gradientů může předehřátí substrátu pomoci zabránit vzniku trhlin.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html