क्या धातु 3डी प्रिंटिंग ताप उपचार से विरूपण होगा?

一, ताप उपचार का तकनीकी सार: संगठनात्मक विनियमन और प्रदर्शन अनुकूलन
ताप उपचार के दौरान धातु सामग्री को गर्म करना, इन्सुलेट करना और ठंडा करना उनकी सूक्ष्म संरचना को संशोधित करता है, जिससे उनकी यांत्रिक विशेषताओं में सुधार होता है। धातु 3डी प्रिंटिंग में, ताप उपचार के मुख्य लक्ष्य हैं:
अवशिष्ट तनाव से छुटकारा: जब सामग्री मुद्रित होती है, तो यह हीटिंग और शीतलन के त्वरित चक्र से गुजरती है, जिससे आंतरिक जाली झुक जाती है और अवशिष्ट तनाव पैदा होता है। तनाव दूर करने के लिए, भाग को सामग्री के पुनर्क्रिस्टलीकरण तापमान से नीचे गर्म किया जाता है (उदाहरण के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु को 2 घंटे के लिए 800 डिग्री पर रखना)। यह जाली को आराम देता है और बाद में प्रसंस्करण या उपयोग के दौरान विरूपण के खतरे को कम करता है।
अनाज की संरचना में सुधार: ठोस समाधान उपचार (जैसे 470 डिग्री पर 7075 एल्यूमीनियम मिश्र धातु) मजबूत करने वाले चरणों को तोड़ सकता है, जबकि उम्र बढ़ने के उपचार (जैसे 24 घंटे के लिए 120 डिग्री) से नैनोस्केल वर्षा चरण बन सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ताकत और कठोरता में संयुक्त वृद्धि होती है। इस प्रक्रिया से दाने छोटे हो जाते हैं और चरण बदलने पर आयतन बदलने की संभावना कम हो जाती है, जिससे विरूपण की प्रवृत्ति कम हो जाती है।
आंतरिक समस्याओं को ठीक करना: हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) तकनीक 100-150MPa उच्च दबाव और 1000-1200 डिग्री उच्च तापमान के संयोजन के साथ सामग्री के घनत्व को 99.9% से अधिक तक बढ़ाती है, माइक्रोक्रैक और छिद्रों को बंद करती है और असमान सिकुड़न के कारण होने वाले स्थानीय तनाव एकाग्रता को समाप्त करती है।
2, गर्मी उपचार के कारण होने वाली विकृति का तंत्र थर्मल तनाव और सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन का संयुक्त प्रभाव है।
ताप उपचार का लक्ष्य विकृति के जोखिम से छुटकारा पाना है, हालाँकि यदि यह गलत किया जाता है, तो नई विकृतियाँ अभी भी हो सकती हैं। ऐसा होने के प्रमुख तरीके हैं:
थर्मल स्ट्रेस बिल्डअप: जब किसी हिस्से को गर्म और ठंडा किया जाता है, तो हिस्से के बाहर और अंदर के तापमान के अंतर के कारण वह हिस्सा अलग-अलग तरह से फैलता और सिकुड़ता है, जिससे थर्मल स्ट्रेस पैदा होता है। उदाहरण के लिए, जब पतली दीवार वाले हिस्सों को जल्दी ठंडा किया जाता है, तो बाहरी हिस्से अंदर की तुलना में जल्दी सिकुड़ते हैं। इससे वस्तु विकृत या मुड़ सकती है।
संगठनात्मक परिवर्तन की मात्रा में परिवर्तन: चरण संक्रमण प्रक्रिया के दौरान सामग्री घनत्व में परिवर्तन के कारण मात्रा सिकुड़ती या बढ़ती है। उदाहरण के लिए, जब मार्टेंसिटिक परिवर्तन होता है, तो आयतन बड़ा होता है, और यदि तनाव मुक्ति सुचारू नहीं होती है, तो यह दरारें उत्पन्न कर सकता है।
सहायक संरचना कैसे प्रभावित करती है: वह क्षेत्र जहां मुद्रण समर्थन और सब्सट्रेट जुड़ते हैं, गर्मी उपचार के दौरान तनाव एकाग्रता बिंदु बनने की संभावना है। यदि समर्थन डिज़ाइन सही नहीं है, तो एक क्षेत्र में तनाव मुक्ति के कारण गर्मी उपचार के बाद समर्थन हटा दिए जाने पर यह झुक सकता है।
3, विरूपण को नियंत्रित करने की रणनीति: प्रक्रियाओं में सुधार करना और नई प्रौद्योगिकियों के साथ आना
गर्मी उपचार के प्रभाव और विरूपण के जोखिम को संतुलित करने के लिए, उद्योग ने एक व्यवस्थित प्रबंधन योजना तैयार की है जो तीन क्षेत्रों पर ध्यान देती है: सामग्री, प्रक्रियाएं और उपकरण:
1. सामग्री चुनना और उन्हें तैयार करना
इनकोनेल 718 जैसे निकेल आधारित मिश्र धातुओं में टाइटेनियम मिश्र धातुओं (8.6 × 10 ⁻⁶/ डिग्री) की तुलना में कम तापीय विस्तार गुणांक (12.5 × 10 ⁻⁶/ डिग्री) होता है। इसका मतलब यह है कि वे थर्मल तनाव के निर्माण को रोकने में मदद कर सकते हैं।
विरूपण से पहले डिज़ाइन: गर्मी उपचार सामग्री के आकार को कैसे बदल देगा, इसकी भविष्यवाणी करने के लिए वोक्सेलडांस इंजीनियरिंग जैसे सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें। फिर, गर्मी उपचार के बाद मुआवजे वाले मॉडल को सही आकार बनाने के लिए मूल मॉडल पर रिवर्स प्री-विरूपण का उपयोग करें। उदाहरण के लिए, पूर्व विरूपण समायोजन के बाद, एक विशिष्ट घुमावदार सतह के साथ एक पतली दीवार वाले हिस्से की मुद्रण सटीकता में 66.2% सुधार हुआ, और महत्वपूर्ण विरूपण क्षेत्र का 98.6% हटा दिया गया।
2. प्रक्रिया के मापदंडों में सुधार
भागों में हीटिंग और कूलिंग: तापमान परिवर्तन से उत्पन्न थर्मल तनाव को कम करने के लिए चरणबद्ध हीटिंग रणनीति (जैसे 30 मिनट के लिए 50 डिग्री पर रखना) और विलंबित शीतलन (जैसे भट्टी को 200 डिग्री तक ठंडा करने के बाद हवा को ठंडा करना) का उपयोग करना। उदाहरण के लिए, एचआईपी उपचार के बाद, जीई विमान इंजन के टरबाइन ब्लेड तीन गुना अधिक समय तक चलते हैं और 0.05% से अधिक समय में आकार नहीं बदलते हैं।
दिशात्मक क्रिस्टलीकरण के लिए प्रौद्योगिकी: एमआईटी की दिशात्मक क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया स्तंभ संरचनाओं में अनाज को एक निश्चित दिशा में विकसित करने के लिए ताप दर (उदाहरण के लिए, 2.5 सेमी/घंटा) और तापमान (1235 डिग्री) को समायोजित करती है। यह सामग्री को रेंगने के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाता है और उच्च तापमान पर विकृत होने की संभावना कम होती है।
3. नए उपकरण और फिक्स्चर
अनुकूली स्थिरता प्रणाली: जर्मनी में फ्राउनहोफर आईएलपीटी प्रयोगशाला ने एक लचीली स्थिरता बनाई जो गतिशील क्लैम्पिंग बल प्रदान करने के लिए नाइट्रोजन गैस स्प्रिंग्स का उपयोग करती है, मुद्रण के दौरान थर्मल विस्तार में अंतर की भरपाई करती है, और 3 मीटर × 2 मीटर पतली {{2} दीवार वाली संरचनाओं को ± 0.3 मिमी से अधिक विकृत होने से बचाती है।
स्थानीय ताप उपचार तकनीक: इंडक्शन हीटिंग या लेजर स्थानीय ताप उपचार का उपयोग बड़े टुकड़ों पर किया जाता है ताकि जब उन्हें चारों ओर से गर्म किया जाए तो उन्हें विकृत होने से बचाया जा सके। उदाहरण के लिए, स्थानीय समाधान उपचार के कारण एक निश्चित विमानन ब्रैकेट 520 एमपीए की तन्य शक्ति और ± 0.1 मिमी से अधिक की आयामी स्थिरता तक पहुंच गया है।
4, फ्रंटियर केस: हीट ट्रीटमेंट विरूपण के लिए एक नया उपयोग
बोइंग एयरोस्पेस उद्योग में 520 एमपीए की तन्य शक्ति के साथ 3डी मुद्रित विमान ब्रैकेट को मजबूत बनाने के लिए एक ठोस समाधान और उम्र बढ़ने के उपचार तकनीक का उपयोग करता है। साथ ही, पूर्व -विरूपण डिज़ाइन सख्त वायुगतिकीय मानकों को पूरा करने के लिए विरूपण को ± 0.05 मिमी के भीतर रखता है।
चिकित्सा प्रत्यारोपण: एक निश्चित कंपनी "एसिड एचिंग" के साथ "तनाव राहत एनीलिंग" को मिलाकर टाइटेनियम मिश्र धातु एसिटाबुलर कप बनाने का एक नया तरीका लेकर आई है। यह प्रक्रिया एनीलिंग के माध्यम से आंतरिक तनाव को दूर करती है और फिर एसिड नक़्क़ाशी के माध्यम से 5 से 10 माइक्रोन के आकार के साथ एक सूक्ष्म संरचना बनाती है। यह कप के आकार को बदले बिना हड्डी की कोशिकाओं को बढ़ने में मदद करता है।
ऊर्जा उपकरण: सीमेंस एनर्जी HIP+दिशात्मक क्रिस्टलीकरण तकनीक का उपयोग करके गैस टरबाइन ब्लेड बनाती है। यह सामग्री को 99.95% सघन बनाता है और इसे रेंगने के प्रति 40% अधिक प्रतिरोधी बनाता है। यह 1200 डिग्री के तापमान पर बिना आकार बदले 100,000 घंटे तक चल सकता है।