Giá trị của việc kiểm soát chất lượng bề mặt trong in 3D kim loại
Hiệu suất khí động học, khả năng chống ăn mòn, độ chính xác phù hợp với các bộ phận khác và tuổi thọ sử dụng của các bộ phận hàng không vũ trụ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi chất lượng bề mặt của chúng. Do các đặc tính độc đáo của chúng liên quan đến quá trình nóng chảy, đông đặc và xếp chồng bột, các khuyết tật trên bề mặt bao gồm lỗ rỗng, vết nứt và độ nhám không đồng đều dễ phát triển trong suốt quá trình in 3D kim loại. Những sai sót này không chỉ làm ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của các bộ phận mà còn nghiêm trọng hơn có thể làm giảm hiệu suất cơ học và độ tin cậy của chúng, đồng thời có khả năng gây ra những mối nguy hiểm lớn về an toàn. Do đó, trong ứng dụng hàng không vũ trụ, việc giám sát nghiêm ngặt chất lượng bề mặt của các bộ phận in 3D kim loại là vô cùng quan trọng.
一, Các vấn đề với việc kiểm soát chất lượng bề mặt in 3D kim loại
1. Tính chất bột và quá trình nóng chảy
Quá trình nóng chảy và chất lượng hóa rắn trong in 3D kim loại bị ảnh hưởng trực tiếp bởi kích thước, hình dạng và thành phần hóa học của hạt bột được sử dụng. Các khuyết tật bề mặt của bột có thể là kết quả của sự kết tụ, oxy hóa hoặc nhiễm bẩn. Ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng bề mặt cũng bao gồm độ dốc nhiệt độ, tốc độ làm mát và độ ổn định của bể tan chảy trong suốt quá trình tan chảy.
2. Hiệu ứng ngăn xếp
Bằng cách xếp chồng từng lớp bột kim loại, in 3D kim loại tạo ra các bộ phận có thể dễ dàng gây ra các vấn đề như gợn sóng bề mặt, liên kết giữa các lớp kém và hiệu ứng bước. Đặc biệt trong các bộ phận hàng không, thiết kế hình học phức tạp và tiêu chí lắp đặt chính xác làm nổi bật những vấn đề này.
3. Công cụ công nghệ sau xử lý
Để đáp ứng các tiêu chí hiệu suất cuối cùng, các mặt hàng in 3D kim loại thường cần xử lý bề mặt, gia công và xử lý nhiệt cùng với các hoạt động xử lý sau khác. Mặc dù gia công có thể tạo ra các vết xước hoặc tăng độ nhám bề mặt, nhưng việc xử lý nhiệt có thể gây ra quá trình oxy hóa bề mặt, biến dạng hoặc ứng suất dư, do đó không thể bỏ qua các hoạt động này ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt như thế nào.
2, Kỹ thuật kiểm soát chất lượng bề mặt trong in 3D kim loại
1. nên tối đa hóa các thông số nóng chảy và chất lượng bột.
Để ngăn chặn sự kết tụ và ô nhiễm bột, hãy kiểm soát chính xác sự phân bố kích thước hạt, hình dạng và hàm lượng hóa học của bột. Độ ổn định và độ dốc nhiệt độ của bể tan chảy có thể được tối đa hóa bằng cách thay đổi các thông số nóng chảy bao gồm công suất laser, tốc độ quét, độ dày lớp và kích thước điểm, do đó làm giảm sự xuất hiện của các khuyết tật bề mặt.
2. Công nghệ xếp lớp tiên tiến.
Sử dụng các kỹ thuật xếp chồng tiên tiến bao gồm cắt thích ứng, bù đường viền và quét góc thay đổi để giảm gợn sóng bề mặt và liên kết giữa các lớp kém. Đồng thời, bằng cách tối ưu hóa thiết kế của cấu trúc hỗ trợ, cường độ liên kết giữa vật liệu hỗ trợ và thân thành phần được tăng cường , do đó giảm thiểu hư hỏng bề mặt trong quá trình loại bỏ hỗ trợ.
3. Nâng cao năng lực công nghệ sau xử lý
Tạo sơ đồ quy trình xử lý sau đánh bóng để cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ và bảo vệ không khí trong quá trình xử lý nhiệt, từ đó làm giảm quá trình oxy hóa và biến dạng bề mặt. Các dụng cụ và thiết bị gia công có độ chính xác cao giúp kiểm soát các thông số cắt và giảm độ nhám, trầy xước bề mặt trong suốt quá trình gia công. Hơn nữa, được coi là phương tiện nâng cao chất lượng bề mặt hơn nữa là các phương pháp xử lý bề mặt bao gồm phun cát, đánh bóng điện phân và đánh bóng hóa học.
4. Kiểm soát giám sát thời gian thực
Cài đặt kính hiển vi quang học, phát hiện tia X, nhiệt kế hồng ngoại hoặc kính hiển vi quang học để theo dõi trạng thái bể nóng chảy, phân bố nhiệt độ và hình dạng bề mặt trong quá trình in 3D kim loại trong thời gian thực. Việc kết hợp các thuật toán học máy, phân tích thời gian thực và kiểm soát phản hồi của dữ liệu giám sát cũng như cài đặt nóng chảy và hoạt động xử lý sau được thực hiện để đảm bảo sự ổn định của chất lượng bề mặt bằng cách điều chỉnh kịp thời.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-of-aluminum-alloy-accessories.html