Liệu-quá trình xử lý sau in 3D kim loại có làm thay đổi hiệu suất của các bộ phận không?

1. Xử lý nhiệt: “động cơ hiệu suất” để điều khiển vi cấu trúc
Quá trình làm nóng và làm mát nhanh chóng xảy ra trong quá trình in 3D kim loại tạo ra các cấu trúc không cân bằng bên trong vật liệu, như tinh thể cột thô và austenite còn sót lại. Những điều này có thể làm cho các bộ phận yếu hơn, kém bền hơn và kém khả năng chống mỏi hơn. Bằng cách quản lý cẩn thận nhiệt độ gia nhiệt, thời gian giữ và tốc độ làm mát, xử lý nhiệt có thể cải thiện hiệu suất theo những cách sau:

Giảm căng thẳng dư thừa
Khi vật liệu co lại không đều trong quá trình in, nó có thể gây ra ứng suất dư bên trong bộ phận lên tới 50% đến 70% cường độ chảy của vật liệu. Điều này có thể làm cho bộ phận bị cong và vỡ. Liệu pháp ủ, bao gồm việc giữ vật liệu ở nhiệt độ 500–700 độ trong 2–4 giờ và sau đó để nguội từ từ, có thể làm giảm ứng suất dư hơn 80%. Một công ty khuôn ô tô nào đó đã sử dụng phương pháp ủ trên thép khuôn in 3D, giúp nâng cao tuổi thọ của khuôn từ 50.000 lên 200.000 lần và giảm 90% độ biến dạng.
Làm cho tổ chức thống nhất hơn và tinh chỉnh hạt
Quá trình làm nguội và ủ có thể phá vỡ các tinh thể cột thô và tạo ra cấu trúc martensitic đồng nhất. Sau khi làm nguội (làm mát trong nước ở 1050 độ) và ủ (làm mát trong không khí ở 650 độ), độ bền kéo của thép không gỉ 316L tăng từ 680MPa lên 920MPa và độ giãn dài giảm từ 40% xuống 25%. Tuy nhiên, tính đẳng hướng đã tốt hơn rất nhiều, đó là điều mà các bộ phận cấu trúc hàng không vũ trụ cần.
Làm cho nó dày đặc hơn
Công nghệ ép đẳng tĩnh nóng (HIP) sử dụng nhiệt độ và áp suất cao (1000–1200 độ, 100–200 MPa) để thay đổi hình dạng của vật liệu và làm kín các lỗ bên trong của chúng. Một doanh nghiệp thiết bị y tế đã sử dụng quy trình xử lý HIP để in 3D các khớp háng bằng hợp kim titan. Điều này làm cho mật độ tăng từ 98% lên trên 99,9% và tuổi thọ mỏi tăng từ 10 lần lên 10 lần, đạt tiêu chuẩn quốc tế.
2. Xử lý bề mặt: chuyển từ “sửa chữa chức năng” sang “cải thiện hiệu suất”
Các bộ phận được chế tạo bằng cách in 3D bằng kim loại thường có các đường lớp, vệt và vết nứt nhỏ trên bề mặt của chúng. Những điều này không chỉ làm cho chúng có vẻ xấu mà còn làm cho chúng có khả năng chống ăn mòn và mài mòn kém hơn. Thông qua các phương tiện vật lý, hóa học hoặc cơ học, việc xử lý bề mặt có thể cải thiện hiệu suất theo những cách sau:

Cải thiện khả năng chống ăn mòn
Anodizing, mạ hóa học và mạ điện đều có thể cung cấp một lớp bảo vệ dày trên bề mặt vật phẩm. Ví dụ, hợp kim nhôm anodizing tạo ra màng oxit nhôm 10–20 μm trên bề mặt. Điều này làm cho hợp kim có khả năng chống ăn mòn phun muối cao hơn, kéo dài từ 240 giờ đến 2000 giờ, đây là điều mà kỹ thuật hàng hải cần.
Khả năng chống mài mòn tốt hơn
Mạ crom cứng hóa học có thể phủ một lớp crom lên bề mặt các bộ phận dày tới 50 μm và có độ cứng HV1000 trở lên. Một doanh nghiệp năng lượng cụ thể đã tăng gấp ba lần khả năng chống mài mòn của thân bơm bằng thép không gỉ in 3D{4}}và kéo dài chu kỳ bảo trì từ ba tháng lên mười hai tháng sau khi triển khai công nghệ này trên chúng.
Cải thiện chất lượng bề mặt
Bạn có thể loại bỏ các vết thô ráp trên bề mặt bằng cách phun cát, đánh bóng hoặc mài. Một công ty hàng không vũ trụ sử dụng trung tâm gia công liên kết năm{1}}trục để xử lý chính xác các giá đỡ bằng hợp kim titan in 3D-. Điều này duy trì dung sai kích thước của bề mặt tiếp giáp trong khoảng ± 0,3 mm đến ± 0,02 mm và giảm độ nhám bề mặt từ Ra10 μ m xuống Ra0,8 μ m, đây là yếu tố cần thiết để lắp ráp chính xác.
3 Xử lý hậu kỳ tổng hợp-: một bước tiến lớn về hiệu suất nhờ sử dụng nhiều công nghệ cùng nhau
Công nghệ xử lý hậu kỳ-đơn lẻ thường không phù hợp với nhu cầu khắt khe của-sản xuất cao cấp. Mặt khác, các quy trình tổng hợp sẽ tăng gấp đôi hiệu suất nhờ các công nghệ xếp chồng.

HIP và xử lý nhiệt
Một công ty động cơ hàng không nào đó sử dụng quy trình tổng hợp "ủ giải pháp HIP+" để chế tạo các đĩa tuabin hợp kim nhiệt độ cao-dựa trên niken-được in 3D. Quá trình này làm cho các đĩa có mật độ dày đặc 99,95%, tăng độ bền kéo của chúng lên 1200MPa, loại bỏ ứng suất xử lý và cải thiện độ ổn định kích thước của chúng lên 50%.
Sơn phủ và thay đổi bề mặt
Sử dụng công nghệ "lớp phủ laze+lớp phủ gốm", một công ty phụ tùng ô tô cụ thể đã chế tạo các pít-tông hợp kim nhôm in 3D. Điều này đã làm cho bề mặt cứng hơn (đến HV800) và cải thiện khả năng chịu được nhiệt độ cao 200 độ của pít-tông, đây là điều mà động cơ cần.
Sản xuất phụ gia và xử lý trừ
Một công ty thiết bị y tế sử dụng kết hợp "in 3D và gia công chính xác CNC" để tạo ra sản phẩm của mình. Đầu tiên, in 3D nhanh chóng tạo ra các cấu trúc phức tạp. Sau đó, trung tâm gia công năm{4} trục đạt được độ chính xác bề mặt Ra0,4 μ m, giúp giảm phạm vi dao động mô-men xoắn của bộ phận cấy ghép móng xương và tấm xương từ ± 15% xuống ± 5%.
4. Quy chuẩn, tiêu chuẩn ngành: “thước đo” chất lượng sau gia công
Tiêu chuẩn hóa quá trình-hậu kỳ là điều quan trọng nhất cần làm để đảm bảo công nghệ in 3D kim loại hoạt động tốt. Ba tiêu chuẩn quốc gia có hiệu lực từ tháng 9 năm 2025, như "Phương pháp đo lường và mô tả đặc tính cấu trúc bề mặt của các bộ phận tạo hình nóng chảy bột kim loại trong sản xuất bồi đắp", đặt ra những con số cụ thể cho các yếu tố quan trọng như độ nhám bề mặt và độ xốp. Điều này đã thúc đẩy các doanh nghiệp chuyển từ quản lý hậu xử lý "theo hướng kinh nghiệm" sang "theo hướng dữ liệu"-. Ví dụ, một công ty đã thiết lập một hệ thống phát hiện trực tuyến để theo dõi độ nhám bề mặt ngay sau khi phun cát, điều này đã nâng tỷ lệ chất lượng sản phẩm từ 85% lên 98%.