मेटल 3डी प्रिंटिंग के बाद ताप उपचार क्यों आवश्यक है?

1. अवशिष्ट तनाव से छुटकारा पाना विरूपण और दरार को रोकने की कुंजी है।
3डी प्रिंटिंग मेटल की प्रक्रिया के दौरान, सामग्री हीटिंग और कूलिंग के त्वरित चक्र से गुजरती है, जिससे उत्पादों में अवशिष्ट तनाव रह जाता है। उदाहरण के लिए, लेजर पाउडर बेड मेल्टिंग (एलपीबीएफ) प्रक्रिया में, पिघला हुआ पूल जल्दी से ठंडा हो जाता है, जिससे आसपास की धातु पर दबाव पड़ सकता है जो अभी तक पिघली नहीं है। यदि सामग्री के लिए तनाव बहुत अधिक है तो भाग झुक सकता है, टूट सकता है या आकार सीमा से आगे जा सकता है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु विमान इंजन ब्लेड की दीवारें पतली होती हैं। यदि मुद्रण के बाद उन्हें गर्म नहीं किया जाता है, तो अवशिष्ट तनाव के कारण वे प्रसंस्करण या उपयोग के दौरान अप्रत्याशित रूप से टूट सकते हैं, जो बहुत खतरनाक होगा।
तनाव कम करने की एनीलिंग और अन्य ताप उपचार विधियां अवशिष्ट तनाव से बहुत अच्छी तरह छुटकारा दिला सकती हैं। एनीलिंग प्रक्रिया के दौरान, टुकड़ों को पुनर्क्रिस्टलीकरण बिंदु (आमतौर पर सामग्री के पिघलने बिंदु का 50% से 70%) के नीचे के तापमान तक गर्म किया जाता है, एक निर्धारित समय के लिए वहां रखा जाता है, और फिर उत्तरोत्तर ठंडा किया जाता है। इस समय, सामग्री के आंतरिक अव्यवस्थाओं को पुन: व्यवस्थित किया जाता है, अनाज ठीक हो जाते हैं और पुन: क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं, और तनाव दूर हो जाता है। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट प्रकार की टरबाइन डिस्क को 4 घंटे के लिए 650 डिग्री पर घुमाया गया, जिससे अवशिष्ट तनाव 320MPa से 80MPa तक कम हो गया और विरूपण 90% तक कम हो गया। इससे यह सुनिश्चित हो गया कि मशीनिंग सटीक होगी।
2. सूक्ष्म संरचना में सुधार: सामग्रियों को समग्र रूप से बेहतर काम करना
धातु 3डी प्रिंटिंग के त्वरित जमने से खुरदरी सूक्ष्म संरचना और संरचनागत पृथक्करण हो सकता है, जो भागों के प्रदर्शन को नुकसान पहुंचा सकता है। उदाहरण के लिए, एलपीबीएफ - मुद्रित 316एल स्टेनलेस स्टील में खुरदरे स्तंभ क्रिस्टल हो सकते हैं, और इसकी थकान प्रतिरोध जाली स्टील की तुलना में 40% कम है। हीट ट्रीटमेंट माइक्रोस्ट्रक्चर को नियंत्रित करके चीजों को बेहतर ढंग से काम कर सकता है:
अनाज शोधन: एनीलिंग के दौरान, पुन: क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया अनाज को छोटा बना सकती 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, मोल्ड स्टील मुद्रित घटकों की कठोरता 1050 डिग्री पर बुझाने और 200 डिग्री पर टेम्पर्ड होने के बाद 58HRC तक बढ़ जाती है। पहनने का प्रतिरोध उन हिस्सों की तुलना में तीन गुना अधिक है जिनका इलाज नहीं किया गया है।
खामियों से छुटकारा: हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (एचआईपी) उपचार में उच्च तापमान (आमतौर पर सामग्री के पिघलने बिंदु का 0.7-0.9 गुना) और उच्च दबाव (100-200 एमपीए) की सहक्रियात्मक क्रिया भागों में आंतरिक छिद्रों और माइक्रोक्रैक को बंद कर सकती है। एचआईपी उपचार के बाद, एक निश्चित विमानन इंजन के लिए उच्च तापमान वाले मिश्र धातु भागों का घनत्व 99.2% से बढ़कर 99.99% हो गया, और भाग 5 गुना अधिक समय तक चले।
3. यांत्रिक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए उच्च शक्ति मानकों को पूरा करें।
धातु 3डी मुद्रित वस्तुओं के यांत्रिक गुण अक्सर पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके बनाए गए उत्पादों जितने अच्छे नहीं होते हैं। हालाँकि, गर्मी उपचार उन्हें अधिक मजबूत, सख्त और कठोर बना सकता है।
शमन उपचार इसे शीघ्रता से ठंडा करके एक मार्टेंसिटिक संरचना बनाता है, जो इसे अधिक कठोर बना देता है। उदाहरण के लिए, निकल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु से बने मुद्रित भागों की तन्य शक्ति 1120 डिग्री पर शमन के बाद 850 एमपीए से 1200 एमपीए हो गई।
बेहतर कठोरता: गुस्सा शांत करने वाले तनाव से छुटकारा दिला सकता है और चीजों को कठिन बना सकता है। उदाहरण के लिए, 550 डिग्री पर शमन और तड़का लगाने के बाद, कार ट्रांसमिशन शाफ्ट के मुद्रित अनुभाग की प्रभाव कठोरता 15J/cm² से 35J/cm² हो गई, जो टकराव के लिए सुरक्षा मानकों को पूरा करती है।
थकान प्रदर्शन को अधिकतम करना: ताप उपचार किसी सामग्री की सूक्ष्म संरचना और अवशिष्ट तनाव को नियंत्रित करके उसके जीवन को काफी हद तक बढ़ा सकता है। उदाहरण के लिए, डबल एनीलिंग (2 घंटे के लिए 700 डिग्री और 4 घंटे के लिए 500 डिग्री) ने टाइटेनियम मिश्र धातु आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण की थकान सीमा को 450 एमपीए से बढ़ाकर 600 एमपीए कर दिया, जो शरीर के दीर्घकालिक वजन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है।
4. सुनिश्चित करें कि आयाम स्थिर रहें: सटीक असेंबली के मानकों से मेल खाएं।
मुद्रण के बाद, धातु 3डी मुद्रित टुकड़े 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 स्थिर करके और तनाव से छुटकारा दिलाकर आयामी स्थिरता को बेहतर बना सकता है।
कम विरूपण: एनीलिंग उपचार भागों और कम मशीनिंग विरूपण के बीच थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, एनीलिंग के बाद, एक जटिल प्रवाह चैनल हीट एक्सचेंजर के लिए मुद्रित भाग का व्यास विचलन ± 0.15 मिमी से घटकर ± 0.05 मिमी हो गया, जो सीलिंग तरल पदार्थ के मानकों को पूरा करता है।
समय के साथ स्थिरता: कृत्रिम उम्र बढ़ने और अन्य उम्र बढ़ने के उपचार से सामग्रियों में सुपरसैचुरेटेड ठोस समाधानों से छुटकारा मिल सकता है और उन्हें समय के साथ आकार में बहुत अधिक बदलाव से रोका जा सकता है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु मुद्रित भागों के आकार में परिवर्तन की दर 8 घंटे तक 170 डिग्री पर रहने के बाद प्रति वर्ष 0.3% से गिरकर 0.05% प्रति वर्ष हो गई। इससे एयरोस्पेस की दीर्घकालिक सेवा आवश्यकताओं की पूर्ति हुई।
5. अद्वितीय प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करना: उपयोग की सीमा का विस्तार करना
ताप उपचार धातु 3डी मुद्रित वस्तुओं को विशिष्ट गुण भी प्रदान कर सकता है, जो उन्हें अधिक स्थानों पर 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 हो गई, जो समुद्री परिस्थितियों में उपयोग के लिए अच्छा है।
चुंबकीय विशेषताओं को नियंत्रित करना: गर्मी उपचार उनके चुंबकीय गुणों को बेहतर बनाने के लिए नरम चुंबकीय सामग्रियों के अनाज अभिविन्यास और अवशिष्ट तनाव को बदल 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 इसके द्वारा 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, 500 डिग्री पर एसिड वॉशिंग और एनीलिंग के बाद, टाइटेनियम मिश्र धातु आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण की सतह खुरदरापन रा 3.2 माइक्रोन से 0.8 माइक्रोन हो गया, और सेल आसंजन दर 40% बढ़ गई।