1. وضعیت فعلی در مورد استحکام فلز در چاپ سه بعدی
پودر فلزی به صورت لایه ای ذوب شده و برای ایجاد شکل مورد نیاز در هنگام چاپ سه بعدی سخت می شود. با این وجود ، گرادیان دما پیچیده ، خنک کننده سریع و لایه بر روی خصوصیات انباشت لایه در طی فرآیند چاپ باعث می شود که ریزساختار داخلی فلزات از مواردی که با استفاده از تکنیک های ریخته گری یا جعل معمولی بدست می آید ، متفاوت باشد. شکل دانه ، توزیع فاز و نقص میکروسکوپی-که بر عملکرد فلز چاپی سه بعدی تأثیر می گذارد و این تغییرات را به ویژه بازتاب می دهد.
استحکام و شکلپذیری مواد فلزی مدتهاست که کاهش یافته است. استحکام بالا معمولاً از شکل پذیری کم ناشی می شود و بالعکس. اما در حوزه چاپ سه بعدی، این مبادله به طور فزاینده ای پیچیده تر شده است. در حالی که پرینت سه بعدی فرصت های بی شماری را برای بهینه سازی طراحی با تولید قطعات فلزی با اشکال هندسی و ریزساختارهای پیچیده ارائه می دهد، استحکام و عملکرد آن گاهی اوقات به دلیل عیوب ریز مختلف و ناهمگنی دانه هایی که در طول فرآیند چاپ معرفی می شوند، برای رسیدن به سطح فرآیندهای مرسوم دشوار است.
2.Techniques برای بالا بردن قدرت فلز چاپی سه بعدی
محققان چندین رویکرد را برای افزایش استحکام فلزات پرینت سه بعدی دنبال کرده اند.
بهینه سازی طراحی آلیاژ: ریزساختار و ویژگی های فلز را می توان با تغییر ترکیب آلیاژ بسیار تغییر داد. برای آلیاژهای تیتانیوم، به عنوان مثال، استفاده از مولیبدن (Mo)، می تواند به افزایش پایداری فاز و یکنواختی استحکام و شکل پذیری کمک کند. با استفاده از طراحی آلیاژ دو کاره، یک آلیاژ تیتانیوم پرینت سه بعدی با همگنی فوق العاده، استحکام بالا و شکل پذیری توسط تیم ترکیبی متشکل از دانشگاه فنی دانمارک، دانشگاه چونگ کینگ و دانشگاه کوئینزلند به دست آمده است. شکل پذیری آن 26% است. قدرت تسلیم آن 926MPa است.
روش کنترل: فرآیند ریزساختار و کیفیت فلزات به شدت تحت تأثیر پارامترهای تعیین شده در طول فرآیند چاپ از جمله قدرت لیزر، سرعت اسکن، ضخامت لایه و غیره است. با بهینه سازی این عوامل می توان عیوب میکرو را به حداقل رساند و استحکام و کیفیت فلز را افزایش داد.
اصلاح ریزساختار دانه ها و تقویت مرز دانه ریز استحکام و سختی فلزات را می توان با بهبود شکل و فرم دانه افزایش داد. به عنوان مثال، استفاده از امواج اولتراسونیک با شدت بالا، تنظیم تنظیمات پردازش، یا افزودن ساختارهای ناهمسان، ممکن است به رشد کریستالهای هم محور کمک کند، بنابراین رشد دانههای ستونی و در نتیجه تقویت و شکلپذیری فلزات چاپ شده سه بعدی را کاهش میدهد.
پس از پردازش: پس از چاپ، عملیات حرارتی می تواند به ریزساختار و کیفیت فلزات کمک کند تا بسیار بهتر شوند. با این وجود، لازم به ذکر است که انتخاب دقیق پارامترهای عملیات حرارتی ضروری است زیرا عملیات حرارتی ممکن است نقصهای ریز جدیدی ایجاد کند یا ریزساختار اصلی را تغییر دهد.
3. جمع از مطالعه موردی از قدرت فلز سه بعدی
قدرت و انعطاف پذیری بالا آلیاژهای تیتانیوم: اضافه کردن عناصر مولیبدن ، آلیاژهای تیتانیوم چاپی سه بعدی بسیار همگن ، با استحکام و داکتیل تولید شده است که قبلاً توسط یک تیم ترکیبی از دانشگاه های استرالیا از جمله دانشگاه کوئینزلند ذکر شده است. این آلیاژ تیتانیوم به غیر از خصوصیات عالی مکانیکی خود ، از ظرفیت سختگیری کار خوبی برخوردار است ، که درها را برای استفاده در بخش های مجلل از جمله هوافضا باز می کند.
تیم همکاری موسسه فلزات آکادمی علوم چین و دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، ایالات متحده، با اختراع آلیاژی تقریباً بدون منافذ در نزدیکی Net-AM Ti-6Al{-4V ایجاد کرده است. یک فرآیند جدید NAMP برای تنظیم گام به گام نقص و بافت، با مقاومت در برابر خستگی بالا. در میان تمام دادههای خستگی مواد ثبتشده، استحکام خستگی کششی این آلیاژ به 978 مگاپاسکال میرسد، که بزرگترین مقاومت خستگی خاص است. این موفقیت مزایای ویژه فناوری پرینت سه بعدی را در تولید مقاوم در برابر خستگی نشان می دهد و دانش طبیعی مردم را از عملکرد پایین مواد چاپ سه بعدی تغییر می دهد.
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه پوردو یک آلیاژ آلومینیوم با استحکام بالا برای چاپ سه بعدی ایجاد کرده است. آنها با ادغام فلزات واسطه مانند کبالت، آهن، نیکل و تیتانیوم در آلومینیوم برای تولید ترکیبات بین فلزی قابل تغییر شکل در مقیاس نانو، چند لایه، نوع جدیدی از آلیاژ آلومینیوم را ایجاد کردند که ترکیبی از استحکام زیاد و توانایی تغییر شکل پلاستیک خوب است. استحکام این آلیاژ آلومینیوم از 900 مگا پاسکال فراتر می رود، بنابراین فرصت های خوبی برای استفاده از آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا در چندین بخش ایجاد می کند.
قدرت فلز چاپی سه بعدی چیست؟
Dec 21, 2024
ارسال درخواست