Anwendungsvorteile von Aluminiumlegierungsmaterialien im SLM-Verfahren
Aluminiumlegierungen sind eine wichtige Materialkategorie im Bereich der additiven Metallfertigung. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit bietet es breite Anwendungsaussichten in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Industrieausrüstung. Mit dem SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) kann die direkte Herstellung komplexer Strukturteile aus Aluminiumlegierungen realisiert werden, wodurch die Prozessbeschränkungen des herkömmlichen Gießens und Bearbeitens überwunden werden. Die Dichte einer Aluminiumlegierung beträgt etwa ein Drittel der von Stahl, die spezifische Festigkeit ist jedoch mit der von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt vergleichbar, was sie zum Material der Wahl für Leichtbaukonstruktionen macht. Zu den im SLM-Verfahren häufig verwendeten Aluminiumlegierungssorten gehören AlSi10Mg, Al6061, Al7075 usw.
Eigenschaftsanforderungen und Qualitätskontrolle von Aluminiumlegierungspulver
Das SLM-Verfahren stellt strenge Anforderungen an die Qualität von Aluminiumlegierungspulver. Die Partikelgrößenverteilung sollte im Bereich von 20–63 μm kontrolliert werden, und der D50-Wert liegt optimal bei 35–45 μm. Die Sphärizität des Pulvers sollte mehr als 90 % betragen, um eine gute Fließfähigkeit und eine gleichmäßige Pulververteilung zu gewährleisten. Der Sauerstoffgehalt im Pulver sollte unter 0,1 % gehalten werden. Ein zu hoher Sauerstoffgehalt führt zur Bildung oxidierter Einschlüsse im Schmelzbad und verringert die mechanischen Eigenschaften der Teile. Die Häufigkeit, mit der das Pulver recycelt wird, muss ebenfalls kontrolliert werden. Es wird empfohlen, nicht mehr als 5 Mal zu verwenden.
Der Einflussmechanismus von Laserparametern auf das Schmelzverhalten
Laserleistung, Scangeschwindigkeit und Scanabstand sind die Kernparameter, die die Schmelzqualität von SLM aus Aluminiumlegierungen beeinflussen. Die Laserleistung wird üblicherweise im Bereich von 200–400 W eingestellt. Bei zu hoher Leistung ist das Schmelzbad zu tief und die Wärmeeinflusszone dehnt sich aus. Bei zu geringer Leistung kann es zu Unfusionsfehlern kommen. Es wird empfohlen, die Scangeschwindigkeit im Bereich von 600–1200 mm/s einzustellen. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, wird der Schmelzekanal diskontinuierlich. Der Abtastabstand beträgt im Allgemeinen 80–120 μm. Die volumetrische Energiedichte ist ein Indikator für eine umfassende Bewertung der Laserparameter. Der empfohlene Bereich liegt bei 30–60 J/mm³.
Dichtekontrolle und Fehlervermeidungsstrategie
Das Dichteziel von SLM-Teilen aus Aluminiumlegierung liegt bei mehr als 99 %, was die Grundlage dafür ist, dass die mechanischen Eigenschaften den Standards entsprechen. Eine unzureichende Dichte wird häufig durch falsche Prozessparameter, schlechte Pulverqualität oder Probleme mit der Druckumgebung verursacht. Zu den häufigsten Arten von Defekten gehören Porosität, mangelnde Verschmelzung, Risse und thermische Verformung. Porositätsfehler werden in zwei Kategorien unterteilt: Prozessporen und Materialporen. Durch die Optimierung der Laserparameter können Prozessporen reduziert werden. Nicht verschmolzene Defekte treten meist zwischen Schichten oder Schmelzkanälen auf und können durch eine Erhöhung der Laserleistung und eine Verringerung der Scangeschwindigkeit verbessert werden.
Nachbearbeitung und Leistungsoptimierung von SLM-Teilen aus Aluminiumlegierung
Nach dem Druck müssen SLM-Teile aus Aluminiumlegierung eine Reihe von Nachbearbeitungsprozessen durchlaufen, um die endgültigen Leistungsanforderungen zu erfüllen. Die erste ist die Behandlung durch heißisostatisches Pressen (HIP), die interne Poren und Mikrorisse in einer Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung beseitigt, wodurch die Ermüdungsleistung um 30–50 % verbessert werden kann. Der zweite Schritt ist die Alterungswärmebehandlung in fester Lösung, und das geeignete Wärmebehandlungssystem wird entsprechend der Materialqualität ausgewählt. Im Hinblick auf die Oberflächenbehandlung kann Kugelstrahlen zur Verbesserung des Oberflächeneigenspannungszustands eingesetzt werden.
Reichen Sie ein Modell, eine Zeichnung, ein Bild oder schriftliche Notizen ein. Ingenieure prüfen Material, Verfahren, Endbearbeitung und Lieferung basierend auf der tatsächlichen Anwendung.