Trước khi thảo luận về giảm căng thẳng, trước tiên chúng ta hãy hiểu căng thẳng tồn đọng là gì.
Ứng suất dư là gì?
Ứng suất dư là ứng suất tồn tại trong vật để duy trì trạng thái cân bằng khi không có yếu tố bên ngoài tác động lên vật đó. Trong quá trình sản xuất, các bộ phận sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như quy trình. Khi các yếu tố này biến mất, nếu không thể loại bỏ hoàn toàn các tác động và ảnh hưởng đã nêu trên đối với các thành phần thì vẫn còn lại một số tác động và ảnh hưởng đến các thành phần. Tác dụng và ảnh hưởng của lượng dư này là ứng suất dư.
Dưới góc độ công năng, khi ngoại lực gây ra biến dạng dẻo của vật thì sẽ gây ra biến dạng bên trong của vật, do đó sẽ tích lũy một phần năng lượng; khi ngoại lực bị triệt tiêu sẽ giải phóng năng lượng có ứng suất bên trong phân bố không đều. Nếu độ giòn của vật thể thấp thì vật thể sẽ biến dạng từ từ, còn nếu độ giòn cao thì sẽ hình thành các vết nứt.
Ứng suất dư rất phổ biến trong sản xuất cơ khí và ứng suất dư thường được tạo ra trong các quá trình khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản, các cơ chế tạo ra ứng suất dư có thể được nhóm lại thành ba loại:
Loại thứ nhất là biến dạng dẻo không đồng nhất;
Loại thứ hai, nhiệt độ thay đổi không đồng đều;
Loại thứ ba là những thay đổi cấu trúc không đồng nhất (chuyển pha).
Nguy cơ của Căng thẳng Dư
Từ việc phân loại ứng suất dư, có thể thấy ứng suất dư sẽ làm vật biến dạng từ từ, dẫn đến kích thước của vật thể thay đổi dẫn đến kích thước chi tiết gia công không đạt tiêu chuẩn. Đồng thời, nó cũng có ảnh hưởng rất quan trọng đến độ bền mỏi, khả năng chống ăn mòn do ứng suất, độ ổn định kích thước và tuổi thọ sử dụng.
Làm thế nào để loại bỏ ứng suất dư là một thách thức quan trọng trong sản xuất phụ gia
Ứng suất dư cũng là một trong những thách thức quan trọng nhất đối với quá trình sản xuất phụ gia và trong một số trường hợp, ứng suất dư có thể ảnh hưởng đến phần được in đến mức nó làm cong toàn bộ nền xây dựng, tách bộ phận ra khỏi nền xây dựng hoặc làm nứt chính bộ phận đó. Đây là một trong những lý do tại sao các bộ phận được chế tạo thêm thường yêu cầu bổ sung các cấu trúc hỗ trợ. Chỉ sau khi các ứng suất dư và nồng độ ứng suất này được giảm bớt bằng cách xử lý nhiệt, bộ phận này mới có thể được loại bỏ khỏi nền định hình.
Hiện nay, các phương pháp loại bỏ sản xuất truyền thống bao gồm bốn phương pháp: xử lý nhiệt, ép tải tĩnh, lão hóa rung động và xử lý cơ học. Do đặc điểm kỹ thuật chế tạo phụ gia có thể đúc không cần khuôn, nên khi thiết kế chi tiết có thể xem xét tối ưu hóa cấu trúc liên kết để khắc phục ứng suất dư. Ví dụ, giảm các khu vực có độ dày không đồng đều và tránh các thay đổi mặt cắt ngang lớn nhất có thể; hoặc thiết kế nền tạo hình gia nhiệt sơ bộ và buồng tạo hình gia nhiệt trên thiết bị in 3D có thể làm giảm tác động của ứng suất dư một cách hiệu quả. Tuy nhiên, ở giai đoạn này, việc cải thiện sự phân bố ứng suất dư như thế nào vẫn phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thiết kế nên không thể tránh khỏi một số ứng suất dư.
Ứng suất dư là ứng suất còn lại trong vật liệu rắn sau khi đã loại bỏ tất cả các yếu tố tạo ra ứng suất. Các cơ chế tương tự có thể tạo ra ứng suất dư trong sản xuất cơ khí truyền thống được áp dụng cho sản xuất phụ gia. Trong các bộ phận kết cấu được thiết kế và in, ứng suất dư không mong muốn hoặc không kiểm soát được có thể dẫn đến bộ phận bị hỏng sớm. Điều đặc biệt quan trọng là khắc phục hiệu quả ứng suất dư trong quá trình sản xuất các bộ phận.
Phần mềm giảm căng thẳng trong in 3D
Phần mềm cắt lát UPrise3D tự phát triển trong nước đã phát triển chức năng giảm căng thẳng. Bằng cách bật chức năng này, phương pháp in và đường dẫn được tự động lên kế hoạch theo các cấu trúc khác nhau của mô hình bộ phận giảm ứng suất để giảm thiểu sự tích tụ của ứng suất dư. Trong quá trình in, việc kiểm soát biến dạng của mô hình trong bước thiêu kết có thể được thực hiện.
Sau đây là giải thích về các trường hợp in có và không có chức năng giảm căng thẳng được kích hoạt bằng cách in:
Có thể thấy từ các bộ phận kết cấu sau khi bật chức năng giảm ứng suất, về cơ bản không có sai lệch về góc độ sau khi thiêu kết. Đối với các bộ phận kết cấu không có chức năng giảm ứng suất, có thể thấy trực quan biến dạng rõ ràng, và độ lệch góc tương đối lớn.
Đối với một số kiểu máy có thành mỏng, biến dạng sau thiêu kết có thể xảy ra do sự tích tụ của ứng suất theo hướng in. Từ việc so sánh hai nhóm mẫu thành mỏng sau đây, có thể thấy rằng sau khi bật chức năng giảm căng thẳng thì sản phẩm thiêu kết hiển nhiên là
Giảm căng thẳng là rất quan trọng trong in 3D, chúng tôi sẽ xem xét yếu tố này trong quá trình in, vì vậy các bộ phận chúng tôi in ổn định 99% và không dễ bị biến dạng, xoắn, v.v.