Proses pencetakan SLM paduan aluminium AlSi10Mg: dari pendinginan cepat hingga metode mewujudkan komponen ringan

I. Karakteristik Material dan Nilai Aplikasi Paduan Aluminium AlSi10Mg

AlSi10Mg adalah paduan aluminium cor sistem aluminium-silikon-magnesium yang memiliki kemampuan cor dan kemampuan las yang baik. Keunggulan pencetakan SLM: densitas rendah 2,67 g/cm³, kekuatan spesifik tinggi, konduktivitas termal yang baik 130-150 W/m·K, dan struktur hasil pemadatan cepat. Sifat mekanik: pada kondisi cetak SLM, kuat tarik 380-450 MPa, kuat luluh 230-280 MPa, dan elongasi 5-12%; setelah perlakuan panas, kuat tarik dapat meningkat hingga 450-500 MPa. Bidang aplikasi: komponen otomotif ringan, komponen struktural dirgantara, dan komponen pembuang panas elektronik.

II. Parameter Proses SLM dan Konfigurasi Peralatan

Persyaratan konfigurasi peralatan: daya laser ≥300 W, suhu dasar 150-200 derajat Celsius, dan gas pelindung argon dengan kemurnian tinggi. Parameter proses yang direkomendasikan: daya laser 300-350 W, kecepatan pemindaian 1000-1500 mm/s, jarak antar jalur 80-100 mikrometer, ketebalan lapisan 30-40 mikrometer, dengan densitas energi yang sesuai 50-70 J/mm³. Strategi pemindaian: pemindaian pola papan catur, pemindaian pulau, dan rotasi antar lapisan 67 derajat.

III. Karakteristik Struktur, Sifat, dan Proses Perlakuan Panas

Karakteristik struktur AlSi10Mg hasil cetak SLM: fase silikon sangat halus, struktur eutektik berbentuk sarang lebah, dan dislokasi berdensitas tinggi. Dibandingkan dengan struktur cor, struktur SLM lebih halus dan seragam, serta memiliki sifat mekanik yang lebih tinggi. Proses perlakuan panas: perlakuan T5 (penuaan buatan 160-180 derajat Celsius selama 5-6 jam), perlakuan T6 (perlakuan larutan 530-540 derajat Celsius ditambah penuaan buatan). Pasca-pemrosesan: pemesinan, shot peening, dan anodisasi.

IV. Desain dan Manufaktur Struktur Ringan

Metode desain ringan: optimasi topologi, struktur lattice, dan struktur berdinding tipis dengan rusuk penguat. Poin desain: ketebalan dinding ≥0,8-1 mm, jarak antar rusuk penguat 10-20 mm, ukuran sel lattice 3-8 mm. Contoh kasus: desain braket otomotif tertentu, desain awal berupa komponen aluminium hasil machining dengan berat 850 g. Skema optimasi topologi: mendistribusikan material berdasarkan jalur beban yang dioptimalkan, struktur pengisian lattice hasil cetak SLM, berat turun menjadi 380 g, pengurangan berat 55%.

V. Contoh Aplikasi Praktis

Kasus satu: desain braket pemasangan dirgantara, skema SLM: desain optimasi topologi ditambah struktur pengisian lattice, berat turun menjadi 140 g, pengurangan berat 56%, dan siklus produksi dipersingkat menjadi 3 hari. Kasus dua: desain radiator elektronik, skema SLM dengan saluran aliran internal yang kompleks ditambah struktur sirip luar, daya pembuangan panas meningkat hingga 70 W, naik 40%. Pengendalian kualitas: manajemen serbuk, pemantauan proses, dan inspeksi pasca-pemrosesan. Standar kualitas: densitas >99,5%, akurasi dimensi ±0,1 mm, dan kuat tarik ≥380 MPa.