Mit-Tħin sat-Tlestija: Soluzzjonijiet ta 'wara t-trattament għall-Manifattura ta' Żidiet

Partijiet tal-metall stampati 3D għandhom ammont ta 'xogħol baxx wara t-tlestija u t-tħin għandu l-potenzjal li jkun soluzzjoni effettiva għat-tolleranzi finali.

L-użu mifrux ta 'manifattura add-on fis-swieq aerospazjali u mediċi wassal għal talbiet dejjem jiżdiedu fuq l-uċuħ ta' komponenti booster lesti biex jissodisfaw it-talbiet ta 'applikazzjonijiet għall-użu aħħari. Il-proċess tal-manifattura taż-żieda jipproduċi komponenti qrib il-forma finali, u jnaqqas b'mod sinifikanti l-ħtieġa għall-irfinar finali. Permezz tal-manifattura taż-żieda tal-materjal, ir-rati tal-iskart tal-materjal jistgħu jitnaqqsu biex jiffaċilitaw il-proċess tal-manifattura ġenerali, iżda dan ifisser ukoll li l-proċessi ta ’tlestija sussegwenti jeħtieġu tekniki ta’ riproċessar aktar stretti u konsistenza. Għalhekk, huwa importanti li tkun żgurata l-konsistenza fit-trattament ta 'wara biex tissodisfa t-tolleranzi tal-komponenti u r-rekwiżiti tal-kwalità tal-wiċċ. It-tħin jista 'jkun għażla oħra effettiva għall-manifattura ta' sustanzi li jżidu f'applikazzjonijiet fejn it-tolleranzi u l-uċuħ huma aktar impenjattivi. It-tħin jirriżulta fi kwalità u integrità tal-wiċċ aħjar minn proċessi oħra ta 'tneħħija ta' materjal konvenzjonali. Biex titgħallem aktar dwar l-irfinar tal-manifattura taż-żieda, speċjalment meta applikata għal komponenti ta 'liga ta' temperatura għolja bbażati fuq in-nikil fl-industrija aerospazjali, Norton. Inġiniera ta 'Saint-Gobain irfinaw il-kampjun Inconel 718 magħmul minn add-ons. L-istudju ffoka fuq tliet mistoqsijiet: X'inhu l-ammont minimu / volum ta 'materjal li jeħtieġ li jintlibes mill-komponenti magħmula mill-aġent li jżid? Liema finitura tal-wiċċ tista 'tinkiseb billi tħin il-komponenti magħmula mill-booster billi tuża l-aħħar ġenerazzjoni ta' roti tat-tħin? It-tielet, x'inhu l-effett tat-tħin fin fuq l-istress residwu tal-wiċċ (jekk hemm) tal-komponenti tal-manifattura tar-rinfurzar?

Kampjuni tal-AM IN718 manifatturati bl-użu tal-proċess ta 'Sintering bil-Lejżer tal-Metall Dirett (DMLS) huma pprovduti minn Stratasys Direct Manufacturing. Il-Figura 1 turi kampjun tat-test għall-manifattura tal-add-on. Wara li ż-żieda tkun immanifatturata, il-kampjun jiġi mblukkat bil-midja u l-istress jiġi eliminat. Dan huwa segwit minn isostazzjoni termali, trattament solubbli / tqabbid u ebusija tal-preċipitazzjoni. L-ebusija tal-kampjun hija 40 HRC. Imbagħad uża Norton. Il-Magele MFP-125.50.65 taċ-Ċentru tat-Teknoloġija tat-Tħin ta ’Saint-Gobain Higgins itħan b’mod intermittenti kampjuni mir-rota tat-tħin Norton NQX60E24VTX2 fuq il-magna tat-tħin.

L-ewwel, gradwalment iżżid il-fond tat-tqattigħ, tħin bosta oqsma, iddetermina l-ammont minimu ta 'materjal li għandu jitneħħa, il-wiċċ tat-trattament tal-manifattura taż-żieda. It-tħin imbagħad isir fil-fond speċifikat tat-tqattigħ, u mbagħad il-wiċċ jiġi kkontrollat ​​għal difetti ovvji. Il-Figura 4 turi stampa tal-kampjun wara li l-komponenti ġew imnaddfa matul l-esperiment. Skond ir-riżultati sperimentali, sabiex jiġu eliminati l-insistenza ġeometrika u d-difetti tal-wiċċ kollha li jirriżultaw mill-proċess tal-manifattura taż-żieda, il-materjali mill-assemblaġġ għandhom jitneħħew minn madwar 0.30 sa 0.45mm.

Dan it-test juża tul tat-tħin ta '50.8mm, dijametru tat-tħin ta' 462mm u veloċità tax-xogħol ta '23m / s. Total ta 'ħames rati ta' tneħħija tal-materjal (MRRs) ġew ittestjati fil-medda ta '0.1mm3 / sek. / Mm sa 3.9mm3 / sek. / Mm. Aġġusta r-rata tat-tneħħija tal-materjal billi tbiddel il-veloċità tar-rendiment (mm / min) jew il-fond tat-tqattigħ (mm). Rati multipli ta 'tneħħija ta' materjal ġew ittestjati biex jiġi vvalutat l-effett ta 'rati ta' tneħħija ta 'materjal baxxi u medji fuq il-finitura tal-wiċċ u l-kapaċità tat-tħin. Għalkemm ligi bbażati fuq in-nikil (eż. Inconel 718) jistgħu jiġu mitħuna b'abrasivi moderni ta 'l-inġinerija b'rata għolja ta' tneħħija, l-istudju għażel rata aktar baxxa ta 'tneħħija ta' materjal ibbażata fuq ir-rata ta 'tlestija standard kurrenti għall-irfinar ta' partijiet ta 'xogħol standard ta' Inconel fl-industrija. Fil-każ ta 'tħin standard (mhux tal-manifattura li jżid l-aġent li jżid), ir-riżultat mistenni huwa li hekk kif tiżdied ir-rata tat-tneħħija tal-materjal u tiżdied il-qawwa tat-tħin, il-finitura tal-wiċċ (Ra) tal-biċċa tax-xogħol tat-tħin tiżdied jew il-wiċċ isir aktar ħarxa.

Qabel u wara t-tħin, il-finitura tal-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol titkejjel bl-użu tas-Sistema Federali tal-Profiler tal-Kuntatt 5000, li tinkludi pożizzjonijiet multipli u żewġ direzzjonijiet fuq il-biċċa tax-xogħol. Barra minn hekk, kejl tal-wiċċ tal-gauge tal-profil mingħajr kuntatt jitwettaq f'diversi postijiet.

Qabel it-tħin, il-finitura tal-wiċċ tal-materjal magħmul mill-aġent li jżid kienet evalwata u nstab li kien hemm differenzi kbar fil-finitura f'direzzjonijiet ta 'kejl differenti. Il-finitura medja kienet 3.3 mikron Ra meta mkejla vertikalment u 2.1? MRa meta mkejla orizzontalment. Din id-differenza sinifikanti ma sseħħx meta jitkejlu l-materjali standard ta 'l-istat mitfugħ Inconel 718. Din id-differenza tidher li hija relatata mal-metodi tal-manifattura 3D, iżda l-kawża eżatta għadha mhix magħrufa.

Il-metodu konvenzjonali tal-kejl tal-finitura tal-wiċċ wara t-tħin billi tuża profilatur tal-kuntatt għandu jkun perpendikulari mal-linja tat-tħin, aktar milli parallel mal-linja tat-tħin. F'dan l-istudju, il-finitura tal-wiċċ ġiet imkejla f'żewġ direzzjonijiet paralleli mal-linja tat-tħin u perpendikulari mal-linja tat-tħin. Ir-riżultati mkejla wara t-tħin huma mbagħad imqabbla mal-kejl lonġitudinali u laterali qabel it-tħin.

Il-punt hu li meta tkejjel il-wiċċ wara li tħin f'direzzjoni perpendikulari mal-linja tat-tħin, il-labra taqsam il-qċaċet u l-ħwat tal-linja tat-tħin. Meta tkejjel f'direzzjoni parallela, il-labra timxi b'mod parallel mal-linja tat-tħin u qatt ma taqsam il-quċċata u l-wied. Għalhekk, bla sorpriża, f'dan l-istudju, il-finitura (mhux maħduma) tal-wiċċ imkejla vertikalment kienet ogħla b'mod sinifikanti minn dik imkejla b'mod parallel.

Wara li evalwat il-finitura tal-wiċċ tal-materjal immanifatturat mill-materjal qabel u wara t-tħin, instab li kien hemm differenzi sinifikanti fil-finitura f'direzzjonijiet ta 'kejl differenti. F'dan l-istudju, il-kejl tal-finitura tal-wiċċ twettaq b'mod parallel mal-linja tat-tħin u perpendikulari mal-linja tat-tħin, u r-riżultati kienu tabilħaqq differenti b'mod sinifikanti. Meta mkejla f'direzzjoni parallela, il-finitura medja tal-wiċċ qabel it-tħin hija ta '3.3? MRa u 0.21? Ma wara t-tħin. Meta tkejjel vertikalment, il-finitura medja tal-wiċċ hija ta '2.1? MRa qabel it-tħin u 0.5? MRa wara t-tħin.

Barra minn hekk, Il-kampjuni ta ’żieda ġew analizzati bl-użu ta’ profilatur tal-wiċċ Theanovea 3D u teknoloġija kromatrika ta ’dawl abjad biex jidhru l-karatteristiċi tal-wiċċ. F'dan it-test, wara li tirċievi l-kampjun tal-manifattura miżjud, l-ibblastjar medju jsir bil-medium tal-ħġieġ, u titneħħa l-parti mgħollija tal-wiċċ. Il-linji li jistgħu jidhru fuq il-wiċċ wara t-tħin huma dawk li tħallew mill-operazzjoni tat-tħin. Roti tat-tħin jew prodotti illustrati oħra, bħal tejp tat-tħin tal-inġinerija, jistgħu jintużaw biex ikomplu jnaqqsu l-linji tal-wiċċ u joħolqu uċuħ ultra-fini, sakemm dan ikun kritiku għall-prestazzjoni u l-kwalità tal-komponenti.

Biex nifhmu aktar l-effetti tat-tħin fuq l-integrità tal-wiċċ ġenerali tal-kampjuni am IN718, il-kejl tal-istress residwu tal-wiċċ sar wara li rċevew u tħin il-kampjuni bl-użu tal-apparat tal-mikro-diffrazzjoni Bruker-AXS D8. Meta tqabbel il-kejl ta '6 pożizzjonijiet differenti tal-istess kampjun fiż-żewġ stati, jinstab li l-istress residwu tal-wiċċ viċin huwa negattiv / hemm kompressjoni taħt iż-żewġ kundizzjonijiet. Din is-sitwazzjoni sseħħ prinċipalment fuq il-komponent wara tħin fin, u l-istress residwu viċin il-wiċċ tiegħu huwa kompressibbli, li jista 'jdewwem it-tixrid ta' xquq tal-wiċċ u jtejjeb il-ħajja ta 'għeja.

Matul il-perjodu ta 'studju, il-qawwa tat-tħin ġiet imkejla skond ir-rata ta' tneħħija ta '5 materjali. Hekk kif tiżdied ir-rata tat-tneħħija tal-materjal, hekk ukoll tiżdied il-qawwa tat-tħin. Din l-imġieba teżisti f'ħafna mill-operazzjonijiet tat-tħin. B'rata minima ta '0.1mm3 / sek. / Mm, l-ogħla qawwa waqt it-tħin hija 1.4kW. Bir-rata massima ta 'tneħħija tal-materjal ta' 3.9mm3 / sek. / Mm, il-qawwa tat-tħin hija 10.8kW.

Ir-riżultati ta 'dan l-istudju juru li tħin fin ta' ligi bbażati fuq in-nikil magħmulin minn adders (eż. Inconel 718) jistgħu jnaqqsu l-ħruxija tal-wiċċ bi kważi 94% (paralleli għal linji tat-tħin) jew 34% (perpendikulari għal linji tat-tħin). Fuq talba, uċuħ ultra-fini jistgħu jinkisbu bl-użu ta 'roti tat-tħin jew prodotti oħra tal-illustrar bi granularità li joborxu aktar fina, bħal tejps tat-tħin ta' l-inġinerija. Barra minn hekk, ir-riżultati juru li sabiex titjieb il-finezza tal-wiċċ, 0.30 sa 0.45mm ta 'materjal jeħtieġ li jitneħħa mill-komponenti u l-insistenzi ġeometriċi kollha assoċjati mal-proċess ta' manifattura 3D jitneħħew. Ir-rati minimi tat-tneħħija huma informazzjoni ewlenija għall-manifatturi tal-materjal billi jagħmlu ħilithom biex jimmassimizzaw il-forma kważi netta tal-komponenti tal-manifattura tal-materjal bl-iktar mod kosteffettiv possibbli. Barra minn hekk, id-dejta dwar l-istress residwu turi li l-istress tal-wiċċ wara t-tħin huwa kompressibbli u jista 'jdewwem l-espansjoni tax-xquq tal-wiċċ, u b'hekk testendi l-ħajja tal-għeja tal-komponenti manifatturati.