مقدمة: أهمية المعالجة اللاحقة
تتميز القطع المطبوعة بتقنية SLM المعدنية، بسبب خصائص التصلب السريع، بوجود مشكلات مثل الإجهادات المتبقية العالية، وخشونة السطح، وعدم تجانس البنية. وتُعدّ عمليات المعالجة اللاحقة الحلقة الأساسية لإزالة هذه العيوب وتحقيق متطلبات الأداء النهائي. ووفقًا للإحصاءات، فإن تكلفة المعالجة اللاحقة للقطع المطبوعة بتقنية SLM المعدنية تمثل 30-50% من إجمالي التكلفة، كما أن جودة المعالجة اللاحقة تؤثر مباشرة في أداء المنتج وعمره التشغيلي.
أولًا: الإجهادات المتبقية والتشوه
1.1 مصادر الإجهادات المتبقية
- تدرج درجة الحرارة: يؤدي التبريد السريع لحوض الانصهار إلى توليد تدرج حراري، مما يسبب إجهادات حرارية
- إجهاد التحول الطوري: تتولد إجهادات التحول الطوري أثناء عملية التصلب
- إجهاد التقييد: الإجهاد الناتج عن تقييد قاعدة البناء وتقييد هندسة الجزء
1.2 خصائص توزيع الإجهاد
إن وجود إجهادات انضغاطية على السطح يفيد الأداء تحت التعب، بينما قد تؤدي الإجهادات الشدّية في الداخل إلى التشقق، كما أن تركيز الإجهاد يكون شديدًا عند الحواف والزوايا الحادة والأجزاء ذات الجدران الرقيقة.
ثانيًا: المعالجة الحرارية لإزالة الإجهاد
2.1 التخمير لإزالة الإجهاد
الفولاذ المقاوم للصدأ 316L: 450-550℃ × 2-4h، مع التبريد داخل الفرن. سبيكة التيتانيوم Ti6Al4V: 600-650℃ × 2-4h، مع التبريد داخل الفرن. سبيكة الألمنيوم AlSi10Mg: 250-300℃ × 2-3h، مع التبريد داخل الفرن. فولاذ العُدد H13: 550-650℃ × 3-5h، مع التبريد داخل الفرن. إنكونيل 718: 720-750℃ × 4-6h، مع التبريد داخل الفرن.
2.2 متطلبات المعدات
فرن تفريغ بدرجة تفريغ أقل من 10⁻² Pa، مناسب لسبائك التيتانيوم والسبائك عالية الحرارة. فرن محمي بالأرجون مع محتوى أكسجين أقل من 10ppm. فرن محمي بالنيتروجين مناسب للفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ العُدد. تجانس درجة الحرارة ±5℃.
ثالثًا: إزالة الدعامات
3.1 الإزالة الميكانيكية
القصّارون/عمال المِهن اليدوية مناسبة للهياكل البسيطة، وتتميز المعالجة الميكانيكية بكفاءة عالية ودقة جيدة، أما القطع بالسلك فمناسب للهياكل المعقدة والدقة العالية، بينما تناسب عملية الجلخ المواد الصلبة.
3.2 الإزالة الكهروكيميائية
يعتمد المبدأ على الإذابة الكهروكيميائية، وهو مناسب لدعامات التجاويف الداخلية. يكون الإلكتروليت محلولًا ملحيًا أو محلولًا حمضيًا، وكثافة التيار 10-50 A/cm². من مزاياه سهولة الوصول إلى المناطق المعقدة، ومن عيوبه البطء والحاجة إلى تنظيف لاحق.
رابعًا: التقوية بالمعالجة الحرارية
4.1 المعالجة بالمحلول والتعتيق
سبيكة التيتانيوم Ti6Al4V: معالجة بالمحلول 900-950℃، وتعتيق 540-600℃. إنكونيل 718: معالجة بالمحلول 950-980℃، وتعتيق 720+620℃. فولاذ العُدد H13: معالجة بالمحلول 1020-1050℃، وتعتيق 550-600℃، وتصل الصلادة إلى 50HRC.
4.2 الكبس الساخن متساوي الضغط (HIP)
تُحدد درجة الحرارة وفقًا للمادة، والضغط 100-200MPa، والزمن 2-4 ساعات. والنتائج: كثافة تزيد عن 99.9%، وتحسن في أداء التعب بنسبة 30-50%.
خامسًا: المعالجة السطحية
5.1 خشونة السطح
في الحالة المطبوعة، تكون خشونة السطح الجانبي Ra 5-15μm، وخشونة السطح العلوي/السفلي Ra 15-40μm، وبعد السفع الرملي Ra 3-6μm، وبعد التلميع Ra 0.2-1.0μm، وبعد التشغيل الميكانيكي Ra 0.8-3.2μm.
5.2 التقوية بالقذف بالخردق
الهدف هو إدخال إجهادات انضغاطية سطحية لتحسين أداء التعب، وتكون الوسائط عبارة عن حبيبات فولاذية أو خرز زجاجي، وتكون الشدة عادة 0.2-0.6mmA، ونسبة التغطية أكبر من 100%، والنتيجة هي زيادة عمر التعب بنسبة 30-100%.
سادسًا: حالات تطبيق عملية
ريشة محرك طائرة (إنكونيل 718): فصل بالقطع السلكي → إزالة الإجهاد 750℃ × 4h → HIP 1180℃/150MPa/4h → معالجة بالمحلول والتعتيق → تشغيل ميكانيكي → تلميع كهروكيميائي → فحص بالأشعة الفلورية. زرعة طبية (سبيكة التيتانيوم Ti6Al4V): إزالة الدعامات ميكانيكيًا → سفع رملي → تخليل وتخميل حمضي → تخمير لإزالة الإجهاد → HIP → التلميع النهائي → التنظيف والتغليف. جزء قالب (فولاذ العُدد H13): إزالة الدعامات بالتشغيل الميكانيكي → تخمير لإزالة الإجهاد → التقسية + المراجعة → تشغيل ميكانيكي للأسطح الحرجة → تلميع → معالجة بالنتردة.
الخلاصة
تُعدّ المعالجة اللاحقة للقطع المطبوعة بتقنية SLM المعدنية الحلقة الأساسية لضمان الأداء النهائي. ومن خلال إزالة الإجهادات بشكل مناسب، والتقوية بالمعالجة الحرارية، والمعالجة السطحية، يمكن تحسين الخواص الميكانيكية للقطعة وعمرها التشغيلي بشكل ملحوظ.
أرسل نموذجاً أو رسمة أو صورة أو ملاحظات مكتوبة. سيقوم المهندسون بمراجعة المادة والعملية والتشطيب والتسليم بناءً على الاستخدام الفعلي.