1, Nguyên nhân và kết quả của các vấn đề về lỗ chân lông
Một trong những loại sai sót thường xảy ra nhất trong các bộ phận in 3D kim loại, lỗ chân lông ảnh hưởng lớn đến đặc tính cơ học của các bộ phận hàng không vũ trụ. Lỗ chân lông hình thành một cách phức tạp chủ yếu liên quan đến nguyên liệu thô và những nguyên liệu được tạo ra bởi hoạt động của tia laser.
Nguyên liệu thô thường có lỗ thoát khí bị giữ lại trong bột kim loại và môi trường bảo vệ trong máy móc. Bột kim loại nhanh chóng tan chảy và đông đặc lại trong quá trình in 3D kim loại và sự biến đổi mạnh mẽ trong bể tan chảy có thể khiến khí không thoát ra hoàn toàn, do đó tạo ra các lỗ rỗng. Thường có dạng hình cầu hoặc hình elip, những lỗ này ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cơ học của bộ phận bằng kích thước, số lượng, hình dạng và hướng.
Các lỗ chân lông được tạo ra bởi hoạt động laser có mối tương quan mật thiết với các thông số của quy trình. Nếu năng lượng đầu vào quá lớn hoặc quá nhỏ trong quá trình thiêu kết bằng laser, có thể tạo ra lỗ chân lông. Kim loại lỏng bắn vào bột kim loại chưa nấu chảy khi năng lượng quá cao, tạo ra các vết bắn và lỗ rỗng; khi năng lượng quá thấp, bột kim loại không tan chảy hoàn toàn, do đó tạo ra sự liên kết giữa các lớp không đủ và tạo ra các lỗ rỗng.
Tuổi thọ mỏi và độ bền kéo của các bộ phận hàng không vũ trụ có thể bị giảm đi đáng kể do lỗ chân lông. Đặc biệt là các lỗ rỗng liên quan đến bề mặt-có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất mỏi của các bộ phận được sản xuất. Hơn nữa, ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô và chất lượng cơ học của các bộ phận có thể là các lỗ rỗng, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất chung của các bộ phận do các đặc tính vật liệu không đồng đều.
2, Nguyên nhân và hậu quả của vấn đề crack
Một lỗ hổng điển hình khác trong quy trình in 3D kim loại là các vết nứt, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy và an toàn của các bộ phận hàng không vũ trụ. Sự phân bố nhiệt độ, ứng suất dư và sự nóng chảy không đủ đều có liên quan đến việc tạo ra các vết nứt.
Chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa bể nóng chảy và kim loại đông đặc trong quá trình in 3D kim loại gây ra sự biến dạng đáng kể của bể nóng chảy. Nhưng tính lưu động thấp của chất lỏng khiến nó không thể bù đắp được sự biến dạng do bể nóng chảy gây ra, do đó các vết nứt đông đặc phát triển. Hơn nữa, liên quan đến phạm vi hóa lỏng, cấu trúc hạt, độ giãn dài nhiệt, độ co ngót kim loại và sự giam cầm, một số vùng nóng chảy cũng có thể hiển thị các vết nứt do hóa lỏng.
Độ bền và độ bền của các bộ phận máy bay có thể bị thay đổi nhiều do sự tồn tại của các vết nứt. Đặc biệt dưới tác dụng của tải trọng tuần hoàn, nơi các vết nứt lan rộng và cuối cùng gây ra đứt gãy các bộ phận, vết nứt là một trong những nguyên nhân chính gây ra hư hỏng do mỏi. Hơn nữa, ảnh hưởng đến sự phân bố ứng suất của các bộ phận có thể là các vết nứt, dẫn đến sự tập trung ứng suất và suy giảm độ mỏi của bộ phận nhanh chóng.
3, Chiến lược ứng phó
Các kỹ thuật sau đây giúp giải quyết các vấn đề về độ xốp và vết nứt của in 3D kim loại:
Tối đa hóa các thông số quy trình: Người ta có thể điều chỉnh hiệu quả việc tạo ra các lỗ rỗng và vết nứt bằng cách thay đổi các thông số quy trình như công suất laser, tốc độ quét và độ dày lớp bột. Các thông số quy trình phù hợp giúp đảm bảo đủ độ nóng chảy và đông đặc của bột kim loại, do đó ngăn ngừa sự phát triển của các vết nứt và lỗ chân lông.
Việc lựa chọn bột kim loại cao cấp để giảm độ xốp và tạp chất trong nguyên liệu thô sẽ giúp nâng cao chất lượng của các chi tiết. -Xử lý trước bột kim loại-chẳng hạn như sấy khô và sàng-cũng có thể giúp bột dễ chảy và đồng nhất hơn, do đó làm giảm sự hình thành lỗ chân lông.
Quá trình{{0} xử lý sau: Lỗ chân lông và kích thước của vết nứt có thể được giảm hơn nữa bằng các quy trình-sau xử lý bao gồm xử lý cơ học, xử lý nhiệt và đánh bóng. Đặc biệt là xử lý ép nóng đẳng tĩnh (HIP) có thể làm giảm đáng kể các sai sót bên trong và nâng cao hiệu suất mỏi của vật liệu.
Kiểm soát tốc độ làm nóng và làm mát sơ bộ cho bề mặt: Ngoài ra, ảnh hưởng đến nội dung lỗi của sản phẩm cuối cùng là làm nóng sơ bộ bề mặt trong suốt quá trình in và giữ nó ở nhiệt độ cụ thể cũng như giữ tốc độ làm mát phù hợp. Bằng cách giảm biến dạng dư và do đó giảm độ dốc nhiệt độ, việc làm nóng trước bề mặt có thể giúp ngăn ngừa sự xuất hiện vết nứt.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html