1, Les raons i els resultats dels problemes de porus
Un dels tipus de defectes que es produeixen amb més freqüència a les peces metàl·liques impreses en 3D, els porus afecten molt les característiques mecàniques de les peces aeroespacials. Els porus es formen d'una manera complicada majoritàriament relacionats amb les matèries primeres i les produïdes per l'activitat làser.
Les matèries primeres generalment tenen porus dels gasos atrapats en pols metàl·liques i l'entorn protector de la maquinària. La pols metàl·lica es fon i es solidifica ràpidament en el procés d'impressió en 3D de metall, i les fortes variacions en la piscina de fusió poden fer que el gas no s'escapi del tot i, per tant, produeixi porus. Normalment de forma esfèrica o el·líptica, aquests forats afecten significativament les característiques mecàniques del component mitjançant la mida, la quantitat, la forma i l'orientació.
Els porus produïts per l'acció del làser estan íntimament relacionats amb els paràmetres del procés. Si l'energia d'entrada és massa gran o massa petita durant el procés de sinterització làser, es poden produir porus. El metall líquid esquitxa sobre la pols metàl·lica sense fos quan l'energia és massa alta, creant esquitxades i porus; quan l'energia és massa baixa, la pols metàl·lica no es fon completament, produint per tant una unió entre capes inadequades i la creació de porus.
La vida a la fatiga i la resistència a la tracció dels components aeroespacials es poden reduir molt pels porus. En particular, els-porus relacionats amb la superfície tenen una influència important en el rendiment a la fatiga dels components produïts. A més, els porus poden influir en la microestructura i les qualitats mecàniques dels components, de manera que influeixen en el rendiment general dels components mitjançant propietats desiguals del material.
2, Raons darrere i conseqüències dels problemes de crack
Un altre defecte típic en el procés d'impressió 3D de metall són les esquerdes, que comprometen seriosament la fiabilitat i la seguretat de les peces aeroespacials. La distribució de la temperatura, la tensió residual i la fusió inadequada tenen influència en la creació d'esquerdes.
La diferència de temperatura significativa entre la piscina fosa i el metall solidificat en el procés d'impressió 3D de metall provoca una distorsió considerable de la piscina fosa. Però la baixa fluïdesa del líquid fa que no pugui compensar la distorsió causada per la piscina fosa, de manera que es desenvolupen fissures de solidificació. A més, connectades amb el rang de liqüefacció, l'estructura del gra, l'allargament tèrmic, la contracció del metall i el confinament, algunes zones de fusió també poden mostrar fractures de liqüefacció.
La força i la durabilitat dels components de l'aeronau poden canviar molt per l'existència d'esquerdes. Particularment sota càrrega cíclica, on les esquerdes s'estenen i finalment provoquen la fractura dels components, les esquerdes són una de les principals causes de fallada per fatiga. A més, poden influir en la distribució de l'estrès dels components les esquerdes, que es tradueixen en una concentració d'estrès i una degradació ràpida de la fatiga dels components.
3, Estratègia de resposta
Les tècniques següents ajuden a resoldre els problemes de porositat i esquerdes de la impressió 3D metàl·lica:
Maximització dels paràmetres del procés: es pot regular de manera eficient la producció de porus i esquerdes canviant els paràmetres del procés com la potència del làser, la velocitat d'escaneig i el gruix de la capa de pols. Els paràmetres de procés adequats ajuden a garantir una fusió i solidificació suficients de la pols metàl·lica, evitant així el desenvolupament d'esquerdes i porus.
L'elecció de pols metàl·liques de primera qualitat per reduir la porositat i les impureses de les matèries primeres ajudarà a millorar la qualitat dels components. El pre-tractament de la pols metàl·lica-com ara l'assecat i el tamisat-també pot ajudar a que la pols sigui més fluida i homogènia i, per tant, redueixi la generació de porus.
Procés de post-tractament: els porus i la mida de les esquerdes es poden reduir encara més mitjançant procediments de post-tractament, com ara el processament mecànic, el tractament tèrmic i el polit. Especialment el tractament de premsat isostàtic en calent (HIP) pot reduir considerablement els defectes interns i millorar el rendiment de la fatiga del material.
Control de la velocitat de preescalfament i refredament del substrat: A més, influir en el contingut de falla del producte final és preescalfar el substrat durant tot el procés d'impressió i mantenir-lo a una temperatura específica, així com mantenir el ritme de refredament adequat. En reduir les soques residuals i, per tant, reduir els gradients de temperatura, el preescalfament del substrat pot ajudar a prevenir l'aparició d'esquerdes.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html