1, Причини та результати проблем з порою
Один із найпоширеніших видів дефектів у металевих 3D-друкованих деталях, пори, сильно впливають на механічні характеристики аерокосмічних деталей. Пори утворюються складним чином, здебільшого пов’язаним із сировиною та тими, що утворюються за допомогою лазерної дії.
Сировина, як правило, має пори від уловлених газів у металевому порошку та захисне середовище в машинах. Металевий порошок швидко плавиться і твердне в процесі металевого 3D-друку, і значні зміни в басейні розплаву можуть призвести до того, що газ не виходить повністю, утворюючи пори. Зазвичай сферичні або еліптичні за формою, ці отвори значно впливають на механічні характеристики компонента за допомогою розміру, кількості, форми та орієнтації.
Пори, створені лазером, тісно пов’язані з параметрами процесу. Якщо під час процесу лазерного спікання вхідна енергія занадто велика або занадто мала, можуть утворитися пори. Рідкий метал бризкає на нерозплавлений металевий порошок, коли енергія надто висока, створюючи бризки та пори; коли енергія надто низька, металевий порошок не розплавляється повністю, що призводить до неадекватного міжшарового з’єднання та утворення пор.
Пори можуть значно знизити довговічність і міцність на розрив аерокосмічних компонентів. Зокрема, пори,-пов’язані з поверхнею, мають великий вплив на показники втоми виготовлених компонентів. Крім того, на мікроструктуру та механічні якості компонентів можуть впливати пори, що впливає на загальну продуктивність компонентів через нерівні властивості матеріалу.
2. Причини та наслідки проблем з тріщинами
Ще одним типовим недоліком процесу 3D-друку з металу є тріщини, які серйозно ставлять під загрозу надійність і безпеку аерокосмічних деталей. Розподіл температури, залишкова напруга та неадекватне сплавлення – все це впливає на утворення тріщин.
Значна різниця температур між розплавленою ванною та затверділим металом у процесі 3D-друку металу викликає значне спотворення розплавленої ванни. Але низька текучість рідини робить її нездатною компенсувати викривлення, викликані розплавленим басейном, тому утворюються тріщини затвердіння. Крім того, у зв’язку з діапазоном розрідження, зернистою структурою, термічним подовженням, усадкою металу та обмеженням, деякі зони плавлення також можуть мати розриви розрідження.
Міцність і довговічність компонентів літака може значно змінитися наявністю тріщин. Особливо при циклічному навантаженні, коли тріщини поширюються і, нарешті, спричиняють руйнування компонентів, тріщини є однією з основних причин втомного руйнування. Крім того, на розподіл напруги компонентів можуть впливати тріщини, що призводить до концентрації напруги та швидкої деградації компонентів від втоми.
3, Стратегія відповіді
Наступні методи допомагають вирішити проблеми пористості та тріщин металевого 3D-друку:
Максимізація параметрів процесу: можна ефективно регулювати утворення пор і тріщин, змінюючи такі параметри процесу, як потужність лазера, швидкість сканування та товщина шару порошку. Відповідні параметри процесу допомагають гарантувати достатнє плавлення та твердіння металевого порошку, таким чином запобігаючи розвитку тріщин і пор.
Вибір преміальних металевих порошків для зменшення пористості та домішок у сировині допоможе покращити якість компонентів. Попередня-обробка металевого порошку-така як сушіння та просіювання-може також допомогти порошку стати більш сипучим і однорідним, таким чином зменшуючи утворення пор.
Процес -обробки: пори та розмір тріщин можна додатково зменшити за допомогою процедур-обробки, включаючи механічну обробку, термічну обробку та полірування. Особливо обробка гарячим ізостатичним пресуванням (HIP) може значно зменшити внутрішні дефекти та підвищити показники втоми матеріалу.
Контроль швидкості попереднього нагрівання та охолодження підкладки: Крім того, на вміст дефектів кінцевого продукту впливає попереднє нагрівання підкладки протягом усього процесу друку та підтримання її при певній температурі, а також дотримання належного темпу охолодження. Знижуючи залишкові деформації та, отже, зменшуючи градієнти температури, попередній нагрів підкладки може допомогти запобігти виникненню тріщин.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html