Introduzione: l’importanza del post-trattamento
I pezzi stampati in metallo con tecnologia SLM, a causa delle caratteristiche della rapida solidificazione, presentano problemi quali elevati sforzi residui, rugosità superficiale e struttura non uniforme. I processi di post-trattamento sono la fase chiave per eliminare questi difetti e raggiungere i requisiti prestazionali finali. Secondo le statistiche, i costi di post-trattamento dei pezzi metallici SLM rappresentano il 30-50% del costo totale, e la qualità del post-trattamento influisce direttamente sulle prestazioni e sulla durata del prodotto.
1. Sforzi residui e deformazione
1.1 Origine degli sforzi residui
- Gradiente di temperatura: il rapido raffreddamento del bagno di fusione genera un gradiente di temperatura, causando sforzi termici
- Sforzo di trasformazione di fase: durante la solidificazione, la trasformazione di fase genera sforzi di trasformazione
- Sforzo di vincolo: gli sforzi generati dal vincolo del substrato e dai vincoli geometrici del pezzo
1.2 Caratteristiche della distribuzione degli sforzi
La superficie è in compressione, il che favorisce le prestazioni a fatica; l’interno è in trazione, il che può portare a criccature; nelle zone con spigoli vivi e strutture a parete sottile la concentrazione degli sforzi è grave.
2. Trattamento termico di distensione
2.1 Ricottura di distensione
Acciaio inox 316L: 450-550℃ × 2-4 h, raffreddamento in forno. Lega di titanio Ti6Al4V: 600-650℃ × 2-4 h, raffreddamento in forno. Lega di alluminio AlSi10Mg: 250-300℃ × 2-3 h, raffreddamento in forno. Acciaio per utensili H13: 550-650℃ × 3-5 h, raffreddamento in forno. Inconel 718: 720-750℃ × 4-6 h, raffreddamento in forno.
2.2 Requisiti dell’attrezzatura
Forno a vuoto con grado di vuoto 100%, con un miglioramento della durata a fatica del 30-100%.
6. Casi di applicazione pratica
Pala di motore aeronautico (Inconel 718): separazione mediante elettroerosione a filo → distensione 750℃ × 4 h → HIP 1180℃/150 MPa/4 h → solubilizzazione e invecchiamento → lavorazione meccanica → lucidatura elettrochimica → controllo con liquidi penetranti fluorescenti. Impianto medico (lega di titanio Ti6Al4V): rimozione meccanica dei supporti → sabbiatura → decapaggio e passivazione → ricottura di distensione → HIP → lucidatura finale → pulizia e confezionamento. Parte di stampo (acciaio per utensili H13): rimozione dei supporti tramite lavorazione meccanica → ricottura di distensione → tempra + rinvenimento → lavorazione meccanica delle superfici critiche → lucidatura → trattamento di nitrurazione.
Conclusione
Il post-trattamento dei pezzi metallici stampati in SLM è una fase chiave per garantire le prestazioni finali. Attraverso un’adeguata distensione, il rafforzamento mediante trattamento termico e il trattamento superficiale, è possibile migliorare significativamente le proprietà meccaniche e la durata in servizio dei componenti.
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