آیا درمان سطحی بر تحمل ابعادی تأثیر می گذارد؟ هزینه های پنهان یک پایان عالی؟

اگر قطعات 3D Metal Printing Materials را برای هر کاربرد جدی مشخص یا خریداری کرده اید، احتمالاً این گفتگو را داشته اید: مدل CAD عالی به نظر می رسد، تلورانس ها به وضوح 0.05 ± میلی متر مشخص شده اند، قطعه به زیبایی چاپ می شود ... و پس از اتمام سطح، دیگر جا نمی شود. مشتری ناامید تماس می گیرد و می پرسد چه مشکلی رخ داده است.

پس از 15 سال کار با مهندسان، تیم‌های تدارکات و مدیران تحقیق و توسعه در پروژه‌های SLM 3D Printing Metal، می‌توانم این را با اطمینان به شما بگویم: عملیات سطح یکی از دست‌کم‌گرفته‌ترین عوامل مؤثر بر تحمل ابعاد نهایی است. بسیاری از تیم ها به پایان رساندن به عنوان یک مرحله زیبایی نگاه می کنند. در واقع، این یک فرآیند تولید کاهشی (یا گاهی اوقات افزایشی) است که به طور مستقیم ابعاد بحرانی را تغییر می دهد.

امروز واقعیت‌های عملی را که از صدها دوره تولید واقعی آموخته‌ام به اشتراک می‌گذارم - درس‌های خوب، بد و گران قیمت - تا بتوانید هنگام کار با یک کارخانه چاپ سه بعدی فلزی سفارشی از رایج‌ترین مشکلات جلوگیری کنید.

مکالمه ای که هر مهندس باید داشته باشد

بزرگترین افسانه در تولید مواد افزودنی این است که قسمتی که از چاپگر خارج می شود قسمت نهایی است. این نیست. این یک مؤلفه "نزدیک به-شکل-شبکه" است که تقریباً همیشه برای برآورده ساختن الزامات عملکردی، به پردازش پست- نیاز دارد.

من همیشه به مشتریانم می گویم: "ابتدا برای پایان کار طراحی کنید، نه آخرین." زیرا هنگامی که در مورد عملیات سطح تصمیم می گیرید - چه بلستینگ مهره ای، پولیش الکتریکی، ماشینکاری CNC یا آندایزینگ - باشد، باید مدل CAD و تلرانس های خود را مطابق با آن تنظیم کنید. عدم انجام این کار یکی از سریع ترین راه ها برای از بین بردن بودجه های نمونه اولیه است.

تنش واقعی است: بازاریابی و QA سطوح زیبا و صاف می خواهند، در حالی که مهندسان مکانیک به تناسب دقیق و تحمل های محکم نیاز دارند. تطبیق این خواسته‌ها جایی است که تیم‌های باتجربه تولیدکننده پرینت سه بعدی فلزی سود خود را به دست می‌آورند.

درک تحمل ابعادی در دنیای تولید افزودنی

درمواد پرینت سه بعدی فلزیتلورانس به این اشاره دارد که بخش فیزیکی نهایی چقدر با هندسه CAD مورد نظر مطابقت دارد. برای فرآیندهای SLM، به‌عنوان{1}}تلرانس‌های چاپی معمولاً بسته به اندازه قطعه، هندسه و مواد از 0.1± میلی‌متر تا 0.3± میلی‌متر متغیر است. این نقطه شروع - است نه خط پایان.

ضخامت لایه نقش اصلی را ایفا می کند. یک لایه 30 میکرومتر معمولاً دقت "خام" بهتری نسبت به لایه 60 میکرومتر می دهد، اما زمان و هزینه ساخت را نیز افزایش می دهد. حتی با پارامترهای بهینه شده، گرادیان های حرارتی در حین چاپ تنش های پسماندی ایجاد می کند که پس از جدا شدن قطعه از صفحه ساخت، باعث تاب برداشتن یا جمع شدگی جزئی می شود.

به همین دلیل است که خدمات پرینت سه بعدی فلزی دقیق تقریباً همیشه شامل مکالمه در مورد پردازش پست{1}}در اوایل پروژه است.

چقدر متفاوتمواد فلزی سه بعدیگزینه ها React to Finishing

وقتی شروع به برداشتن یا اضافه کردن روی سطح می کنید، همه مواد یکسان رفتار نمی کنند.

تیتانیوم (Ti6Al-4V): سخت و قوی، اما به سرعت کار می‌کند. در برابر حذف مواد مقاومت می کند، که پایان کنترل شده را دشوارتر می کند. ابزارهای تخصصی و فرآیندهای کندتر اغلب مورد نیاز است.

آلومینیوم (AlSi10Mg): نرم و آسان برای صیقل دادن، اما همچنین بسیار آسان برای حذف بیش از حد-مواد. اگر فرآیند به شدت کنترل نشود، می توانید ابعاد حیاتی را به سرعت از دست بدهید.

فولاد ضد زنگ (316 لیتر): اسب کار قابل پیش بینی. به خوبی به پولیش الکتریکی و تکمیل مکانیکی، با نرخ حذف مواد نسبتاً ثابت پاسخ می دهد.

سوپرآلیاژهای اینکونل و نیکل: به دلیل سختی بالا و سخت شدن کار{0}} بسیار دشوار است. اینها اغلب به ترکیبی از عملیات حرارتی کاهش تنش و به دنبال روشهای ساینده یا الکتروشیمیایی دقیق نیاز دارند.

یک تیم تامین کننده مواد پرینت سه بعدی فلزی آگاه به شما کمک می کند تا آلیاژ مناسب را با در نظر گرفتن تکمیل، نه فقط خواص مکانیکی، انتخاب کنید.

"تفریق کنندگان": فرآیندهای تکمیلی که مواد را از بین می برد

اکثر عملیات‌های سطحی در تولید افزودنی‌های فلزی کاهشی هستند.

سندبلاست / بید بلاست: معمولاً 5-15 میکرومتر را حذف می کند. برای تمیز کردن عالی است، اما اگر کنترل نشود، تنوع را اضافه می کند.

الکتروپولیش: 10-40 میکرومتر را بسته به زمان چرخه و چگالی جریان حذف می کند. برای هندسه های پیچیده و سطوح داخلی عالی است زیرا از طریق الکتریسیته به جای تماس فیزیکی کار می کند.

پست CNC{0}}ماشین کاری: دقیق ترین اما همچنین گران ترین. می توانید 0.01 ± میلی متر را در ویژگی های حیاتی به دست آورید، اما باید انبار (معمولاً 0.2-0.5 میلی متر) را برای ماشین کاری بگذارید.

حکاکی شیمیایی: حذف یکنواخت ایده آل برای کانال های داخلی که ابزارهای مکانیکی نمی توانند به آنها دسترسی پیدا کنند.

نکته کلیدی این است که بدانید هر فرآیند دقیقا چه مقدار ماده را روی آلیاژ و هندسه خاص شما حذف می کند.

"افزوده کننده ها": فرآیندهای تکمیلی که مواد را ایجاد می کنند

برخی از درمان ها ضخامت را اضافه می کنند:

آنودایز کردن (به ویژه روی آلومینیوم): یک لایه اکسیدی به ضخامت 5-25 میکرومتر (نوع II) یا تا 150 میکرومتر (نوع III) ایجاد می کند. این باید در قطر سوراخ و برازش در نظر گرفته شود.

آبکاری / پوشش های PVD: می توانند 5-50 میکرومتر کروم، نیکل یا مواد دیگر اضافه کنند.

پوشش پودری: بسیار ضخیم تر (50-150 میکرومتر)، معمولاً برای سطوح غیر دقیق استفاده می شود.

مقایسه کمی: تأثیر نهایی بر ابعاد

در اینجا داده های واقعی از دوره های تولید آمده است:

یک سناریوی واقعی-جهانی

مشتری برای عملکرد آیرودینامیکی به بدنه شیر تیتانیومی سبک وزن با تحمل سوراخ‌های محکم (0.03 ± میلی‌متر) و روکش خارجی براق بالا نیاز داشت. چاپ اولیه به صورت-تلرانس های چاپی بود، اما پس از پرداخت الکتریکی، حفره ها 0.045 میلی متر - از مشخصات بیرونی باز شدند.

راه‌حل: ما با استوک عمدی در سوراخ‌ها دوباره طراحی کردیم، کمی کمتر از اندازه بر روی ویژگی‌های مهم چاپ کردیم، سپس سوراخ‌ها را پس از عملیات حرارتی، اما قبل از الکتروپولیش خارجی نهایی، ماشینکاری کردیم. نتیجه: تمام تلورانس ها برآورده شده و الزامات سطح برآورده شده است. هزینه کل 18% افزایش یافت، اما نرخ قراضه از 35% به زیر 5% کاهش یافت.

طراحی برای پایان: حرفه ای-نکاتی از طبقه کارخانه

استاک قربانی: مواد 0.15-0.30 میلی متری را روی سطوحی که تمام می شود اضافه کنید.

کانال های داخلی: اگر از پولیش الکتریکی یا AFM استفاده می شود، آنها را با اندازه 0.2 تا 0.4 میلی متر طراحی کنید.

جهت گیری مهم است: تا حد امکان ویژگی های تحمل بحرانی را در صفحه XY چاپ کنید.

زودتر ارتباط برقرار کنید: طرح تکمیل کامل خود را با کارخانه چاپ سه بعدی فلز سفارشی خود در مرحله نقل قول به اشتراک بگذارید.

تاثیر اقتصادی

تکمیل می تواند 25 تا 45 درصد از کل هزینه قطعه را در پروژه های دقیق نشان دهد. با این حال، نادیده گرفتن آن اغلب منجر به نرخ‌های ضایعات بالاتر، بازرسی‌های ناموفق و خرابی‌های میدانی می‌شود. یک تولید کننده خوب پرینت سه بعدی فلزی صنعتی به شما کمک می کند تا نقطه شیرین - "به اندازه کافی خوب" را در جایی که اهمیتی ندارد، و در جایی که اهمیتی دارد پیدا کنید.

استانداردهای صنعت و انطباق با مقررات

ISO 2768 تحمل های عمومی را تعریف می کند، در حالی که ASTM F2924 و F3001 تیتانیوم افزودنی را پوشش می دهند. برای پزشکی و هوافضا، تأیید فرآیند مستند اجباری است. همیشه با یک شریک تایید شده کار کنید که بتواند قابلیت ردیابی کامل را فراهم کند.

سوالات متداول در مورد درمان سطحی و تحمل

Cآیا بدون تأثیر بر تناسب به یک روکش آینه ای می رسم؟

بله، اما فقط در صورتی که جبرانی را در مدل طراحی کنید و موجودی مناسب را بگذارید.

چقدر باید برای پردازش پست CNC بگذارم؟

به طور معمول 0.2-0.5 میلی متر در هر سطح، بسته به تحمل نهایی مورد نیاز.

آیا جهت ساخت بر روی سطح نهایی تأثیر می گذارد؟

کاملا. سطوح بالای-پوست صاف تر از سطح پایین-پوست هستند. بر این اساس ویژگی های حیاتی را جهت دهید.