对于结构工程师来说,金属打印方便快捷,可以快速打印出产品原型,但同时也需要注意一些问题。下面金属3d打印厂家三维给你讲解,金属3d打印注意事项:
1.表面光洁度
金属3D打印零件在放入陈列室或用于发动机燃烧室之前,都经过了大量类似于CNC加工、喷丸或喷砂的后处理工艺。因为3D打印的金属零件表面凹凸不平。金属3d打印厂家,金属3d打印注意事三维扫描仪服务项
EBM工艺3D打印Ti-6Al-4V钛合金支架加工前后
受工艺性质的影响,直接能量沉积法生产出的零件接近最终形状,必须经过CNC加工才能达到相应的规格。粉末床熔化法生产的零件更接近其最终形状,但其表面仍然粗糙。为了提高表面光洁度,可以使用更细的粉末和更小的层厚。但这种方法会增加材料成本,因此需要在表面光洁度和成本之间取得平衡。由于粉床熔化工艺生产的所有零件都需要进行后处理才能达到相应的规格,有时使用较粗粒度的粉末可以降低成本。因为无论零件表面多么粗糙,零件都可以采用不同程度的后处理操作。这也意味着与金属 3D 打印中可能出现的其他问题相比,表面光洁度并不那么重要。
2.孔隙率
在零件的 3D 打印过程中,内部非常小的空腔会形成孔隙,这可能是 3D 打印过程本身或粉末造成的。这些微孔会降低零件的整体密度,导致裂纹和疲劳问题。
光学显微镜结果比较了工艺造成的不完全熔化孔隙率和粉末原料造成的孔隙率。结果来自一项名为“金属增材制造的冶金和加工科学”的研究。在雾化粉末的过程中,粉末内部可能会形成气泡,这些气泡会转移到最终部件中。为此,必须从优秀的供应商处采购材料。金属3d打印厂家,金属3d打印注意事三维扫描仪服务项
3.密度
零件的密度与孔隙率成反比。零件中的孔隙越多,密度越低,在受压环境中越容易出现疲劳或裂纹。对于关键应用,零件的密度需要超过 99%。良好的粉末流动性对于保证散粉的平整度和密度是非常必要的。正如您所想的那样,它会影响产品的孔隙率和密度。粉末堆积密度越高,零件的孔隙率越低,密度越高。在金属 3D 打印中,残余应力是由冷热变化以及膨胀和收缩过程引起的。当残余应力超过材料或基材的抗拉强度时,就会出现零件裂纹或基材翘曲等缺陷。
残余应力最集中在零件和基板之间的连接处。零件的中心有较大的压应力,边缘有较大的拉应力。可以通过添加支撑结构来降低残余应力,因为它们高于单独的基板温度。一旦零件从基板上取下,残余应力将被释放,但零件在此过程中可能会变形。
4.裂纹
除了零件内部气孔的裂纹外,当熔融金属凝固或进一步加热某一区域时,也可能出现裂纹。如果热源功率过大,在冷却过程中可能会产生应力。
粉床熔化过程中应力引起的断裂
可能会出现分层现象,导致层间断裂。这可能是由于粉末熔化不充分或熔池下方几层重熔造成的。有些裂缝可以通过后处理修复,但分层无法通过后处理解决。相应地,可以对基板进行加热,以减少该问题的发生。因为零件在使用过程中会出现裂纹,例如在疲劳载荷下。调整3D打印工艺参数可以在很大程度上控制这些缺陷。需要注意的一件事是,您不必消除零件制造过程中的所有空隙或缺陷。了解可能存在哪些毛孔或缺陷很重要。如果您能预测这些,工程师就可以在设计时考虑这些因素,并且仍然生产出可靠和安全的零件。 "金属3d打印厂家,金属3d打印注意事三维扫描仪服务项
5.翘曲
为了保证印刷任务能够顺利开始,第一层印刷在承印物上熔化。打印完成后,零件通过CNC加工与基材分离。但是,如果基材的热应力超过其强度,基材会发生翘曲,最终会导致零件翘曲,并且会有刮刀撞到零件的风险。
在打印过程中您需要面对多种热因素。即使你的产品很厚,也会产生额外的应力。”印刷过程中有多次快速变化,有时会导致零件从支撑上脱离。也有可能有足够的支撑在上面产生张力平台。它可能会导致平台变形。打印时不会发生,但是当平台从机器上移除或后续加工阶段会发生。因此,为了防止翘曲,需要在一个合适的位置加适量的支撑。这些设置是很难确定的,每个要打印的部分不重复尝试,也有正在开发的软件解决方案,比如3DSIM的打印预测软件。金属3d打印厂家,金属3d打印注意事三维扫描仪服务项
当您对一个设备的工艺有足够的了解时,您还可以使用 Materialise 的 Inspector 软件来控制金属 3D 打印的质量。正如 Inspector 产品经理 Vincent Wanhu Yang 所说:“在 Materialise,我们注意到需要更精细的质量控制。我们的 Inspector 软件可以处理加工过程的照片,以提高用户对过程的认识并确定哪些区域可能受到影响。翘曲的影响。通过分析根本原因和检测向量,用户可以确定是否缺少支撑以及导致变形的原因。了解加工工艺对于下一步金属3D打印的顺利进行是非常必要的。”
6.其他问题
在金属3D打印过程中也可能发生其他变形,例如膨胀或球化。当熔融金属超过粉末的高度时会发生溶胀。同样,球化是金属凝固成球形而不是平面。这与熔池的表面张力有关,可以通过控制熔池长径比小于1-2来减弱表面张力。
暴露在氧气或湿气中可能会导致合金成分发生变化。例如,随着Ti-6Al-4V钛合金中氧元素的增加,铝元素的含量可能会减少。这种现象在粉末重复使用时尤为常见。重复使用会降低粉末的球形度和流动性。印刷过程也可能引起合金成分的变化。该合金由多种金属元素组成,低熔点元素在打印过程中可能会蒸发。对于常用的航空钛合金Ti-6Al-4V,Ti的熔点比Al高,这种材料的成分在打印过程中可能会发生变化。金属3d打印厂家,金属3d打印注意事三维扫描仪服务项
目前,金属3印刷王国的边界还有待探索,未来五年将发生重大变化。对下一代制造中心的预测是,五年内该行业将普遍具备有效消除产品气孔的能力。届时,不仅可以自己使用所学的金属3D打印知识,整个行业也将向前迈进。
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