क्या ताप उपचार से पहले और बाद में धातु 3डी मुद्रित भागों के प्रदर्शन में कोई महत्वपूर्ण अंतर है?

1. सूक्ष्म संरचना: दोषों से घनत्व तक गुणवत्ता में परिवर्तन
मेटल 3डी प्रिंटिंग प्रक्रिया में सामग्री को तेजी से गर्म करना और ठंडा करना शामिल है, जिससे वस्तुओं के अंदर कई छोटी-छोटी खामियां पैदा हो जाती हैं। उदाहरण के लिए, लेजर पाउडर बेड मेल्टिंग (एलपीबीएफ) विधि में, पिघला हुआ पूल जल्दी से ठंडा हो जाता है, जो उच्च घनत्व वाले अव्यवस्थाओं और अनाज की सीमाओं पर माइक्रोपोर के साथ मोटे स्तंभ क्रिस्टल बनाता है। ये खामियाँ न केवल सामग्री के घनत्व को कम करती हैं (आमतौर पर 98%-99.5%), बल्कि दरारें बनने का कारण भी बनती हैं, जो भागों को उनके यांत्रिक गुणों के मामले में अधिक कमजोर बनाती हैं।
ताप उपचार निम्नलिखित कार्य करके सूक्ष्म संरचना में सुधार करता है:
सघनीकरण: हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (एचआईपी) उपचार भाग के आंतरिक छिद्रों और माइक्रोक्रैक को बंद करने के लिए उच्च तापमान (आमतौर पर सामग्री के पिघलने बिंदु का 0.7 - 0.9 गुना) और उच्च दबाव (100-200 एमपीए) के साथ काम करता है। उदाहरण के लिए, एचआईपी उपचार के बाद, एक निश्चित विमानन इंजन के लिए उच्च तापमान वाले मिश्र धातु भागों का घनत्व 99.2% से 99.99% हो गया, और हिस्से टूटने से पहले पांच गुना अधिक समय तक चल सकते थे।
अनाज को परिष्कृत करना: एनीलिंग के दौरान पुनः क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया से अनाज का आकार छोटा हो सकता है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु मुद्रित भागों को 2 घंटे के लिए 350 डिग्री पर एनीलिंग करने से अनाज का आकार 100 माइक्रोन से 20 माइक्रोन तक कम हो जाता है और उपज शक्ति 15% बढ़ जाती है।
चरण परिवर्तन का नियंत्रण: जब आप स्टील को बुझाते और तड़का लगाते हैं, तो आप मार्टेंसाइट और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को मिलाकर एक दोहरी चरण संरचना बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, 1050 डिग्री पर बुझाने और 200 डिग्री पर टेम्पर्ड करने के बाद, मोल्ड स्टील मुद्रित भागों की कठोरता 58HRC तक पहुंच जाती है, और वे अनुपचारित भागों की तुलना में पहनने के लिए तीन गुना अधिक प्रतिरोधी होते हैं।
2, यांत्रिक गुण: नाजुक से मजबूत होने की ओर जाना
धातु 3डी मुद्रित वस्तुओं के यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए ताप उपचार बहुत महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, जब उच्च तापमान वाले मिश्र धातु GH4169 को देखते हैं, तो मुद्रित भागों में जाली भागों की तुलना में थोड़ी कम तन्यता और उपज शक्ति होती है, लेकिन ब्रेक और क्रॉस अनुभागीय संकोचन पर बढ़ाव बहुत खराब होता है। नियमित ताप उपचार (तनाव राहत एनीलिंग और होमोजेनाइजेशन एनीलिंग) के बाद, कमरे के तापमान और उच्च तापमान पर इसके तन्य गुण फोर्जिंग के मानदंडों को पूरा करते हैं या उनसे आगे निकल जाते हैं। इसका उच्च तापमान स्थायित्व भी जाली भागों की तुलना में बेहतर है।
प्रदर्शन में असमानताएँ इसमें दिखाई गई हैं:
ताकत बढ़ाना: शमन प्रक्रिया इसे जल्दी से ठंडा करके एक मार्टेंसिटिक संरचना बनाती है, जो इसे बहुत कठिन बनाती है। उदाहरण के लिए, शमन के बाद, निकल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु से बने मुद्रित भागों की तन्य शक्ति 460MPa से 585MPa तक बढ़ जाती है।
बेहतर कठोरता: तड़का लगाने से तनाव से छुटकारा मिल सकता है और चीजें कठिन हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, 550 डिग्री पर शमन और तड़का लगाने के बाद, कार ट्रांसमिशन शाफ्ट के मुद्रित अनुभाग की प्रभाव कठोरता 15J/cm² से बढ़कर 35J/cm² हो गई।
थकान प्रदर्शन को अनुकूलित करना: गर्मी उपचार सामग्री के अंदर की समस्याओं को ठीक कर सकता है और थकान दरारों के प्रसार को धीमा कर सकता है। गर्मी उपचार के बाद, 650 डिग्री पर GH4169 मुद्रित भागों का थकान जीवन जाली भागों की तुलना में 20% अधिक है।
3. आयामी स्थिरता: झुकने से सटीक आश्वासन तक
धातु 3डी मुद्रित हिस्से मुद्रण के बाद अवशिष्ट तनाव रिलीज या माइक्रोस्ट्रक्चर में परिवर्तन के कारण आकार बदल सकते हैं। इससे उन्हें सही ढंग से एक साथ रखना कठिन हो सकता है। हीट ट्रीटमेंट माइक्रोस्ट्रक्चर को अधिक स्थिर बनाकर और तनाव से छुटकारा दिलाकर आयामी स्थिरता में काफी सुधार कर सकता है।
कम विरूपण: एनीलिंग से भागों के बीच थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर कम हो सकता है और मशीनिंग विरूपण कम हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक जटिल प्रवाह चैनल हीट एक्सचेंजर के मुद्रित अनुभाग का व्यास विचलन एनीलिंग के बाद ± 0.15 मिमी से ± 0.05 मिमी हो गया।
दीर्घकालिक स्थिरता: उम्र बढ़ने के उपचार से सामग्रियों में सुपरसैचुरेटेड ठोस समाधानों से छुटकारा मिल सकता है और समय के साथ उनके आकार को बहुत अधिक बदलने से रोका जा सकता है। उदाहरण के लिए, 8 घंटे तक 170 डिग्री पर रहने के बाद, मुद्रित एल्यूमीनियम मिश्र धातु भागों का आकार परिवर्तन दर 0.3% प्रति वर्ष से गिरकर 0.05% प्रति वर्ष हो गया।
जटिल संरचनाओं का अनुकूलन: गर्मी उपचार पतली दीवारों और छिद्रपूर्ण जैसी जटिल संरचनाओं के प्रसंस्करण के दौरान तनाव संचय को रोकने में मदद कर सकता है। दो गुना एनीलिंग (700 डिग्री × 2 घंटे {{4%) डिग्री × 4 घंटे) के बाद, टाइटेनियम मिश्र धातु आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण की थकान सीमा 450 एमपीए से बढ़कर 600 एमपीए हो गई, जो समय के साथ शरीर के वजन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है।
4. विशेष प्रदर्शन आवश्यकताएँ: सार्वभौमिक से अनुकूलित ब्रेकथ्रू: हीट ट्रीटमेंट धातु 3डी मुद्रित वस्तुओं को अद्वितीय गुण भी प्रदान कर सकता है, जो उन्हें अधिक स्थितियों में उपयोगी बनाता है।
संक्षारण के प्रति बेहतर प्रतिरोध: ठोस समाधान उपचार सामग्री में दूसरे चरण को भंग कर सकता है, जिससे इलेक्ट्रोकेमिकल माध्यमों से संक्षारण होने की संभावना कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, 1050 डिग्री पर घोल से उपचारित करने के बाद, 316L स्टेनलेस स्टील मुद्रित घटकों की पिटिंग क्षमता 320mV से 450mV तक बढ़ गई, जो समुद्री परिस्थितियों में उपयोग के लिए अच्छा है।
चुंबकीय गुणों का नियंत्रण: ताप उपचार नरम चुंबकीय सामग्रियों के अनाज अभिविन्यास और अवशिष्ट तनाव को बदलकर उनकी चुंबकीय विशेषताओं को बेहतर बना सकता है। उदाहरण के लिए, 750 डिग्री तक गर्म होने के बाद, सोलनॉइड वाल्व के दिए गए हिस्से की चुंबकीय पारगम्यता 20% बढ़ जाती है और उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा 15% कम हो जाती है।
जैव अनुकूलता में सुधार: सतह के दूषित पदार्थों से छुटकारा पाने और एक निष्क्रियता फिल्म बनाने के लिए चिकित्सा प्रत्यारोपण को गर्म करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण की सतह खुरदरापन रा एसिड वॉशिंग और 500 डिग्री पर एनीलिंग के बाद 3.2 μ मीटर से 0.8 μ मीटर तक चला गया, और कोशिकाओं के प्रत्यारोपण से चिपकने की दर 40% तक बढ़ गई।
5. एक केस स्टडी: हीट ट्रीटमेंट CuCrZr मिश्र धातु की विशेषताओं को इस तरह से बेहतर बना सकता है जिसकी उम्मीद नहीं है।
क्योंकि इसमें महान चालकता और यांत्रिक गुण हैं, CuCrZr मिश्र धातु का उपयोग अक्सर हवाई जहाज के इंजन के कुछ हिस्सों में किया जाता है। हालाँकि, विशिष्ट प्रसंस्करण विधियों का उपयोग करके जटिल संरचनाएँ बनाना कठिन और महंगा है। SLM तकनीक से बना CuCrZr मिश्र धातु काफी मजबूत है (उपज शक्ति 411MPa) लेकिन बिजली का संचालन करने में बहुत अच्छा नहीं है (31% IACS)। एक घंटे तक 500 डिग्री तक गर्म करने के बाद, इसकी तन्यता ताकत 585 एमपीए तक बढ़ गई और इसकी चालकता 64% आईएसीएस तक बढ़ गई। यह उसी के समान है कि विशिष्ट उपचारित मिश्रधातुएँ कितनी अच्छी तरह काम करती हैं। यह परिदृश्य दर्शाता है कि धातु 3डी प्रिंटिंग सामग्री से अधिकतम लाभ प्राप्त करने के लिए ताप उपचार एक महत्वपूर्ण कदम है।