Proses pasca-pemprosesan percetakan SLM logam: kaedah lengkap daripada pelepasan tegasan hingga kemasan permukaan

Pengenalan: Kepentingan Pasca-Pemprosesan

Komponen cetakan SLM logam, disebabkan ciri pemejalan pantas, mempunyai masalah seperti tegasan baki yang tinggi, permukaan kasar, dan struktur yang tidak seragam. Proses pasca-pemprosesan ialah langkah penting untuk menghapuskan kecacatan ini dan mencapai keperluan prestasi akhir. Menurut statistik, kos pasca-pemprosesan komponen cetakan SLM logam menyumbang 30-50% daripada jumlah kos, dan kualiti pasca-pemprosesan secara langsung mempengaruhi prestasi serta jangka hayat produk.

1. Tegasan Baki dan Kecacatan Bentuk

1.1 Sumber Tegasan Baki

• Kecerunan suhu: Penyejukan pantas kolam leburan menghasilkan kecerunan suhu, menyebabkan tegasan haba
• Tegasan transformasi fasa: Tegasan transformasi fasa terhasil semasa proses pemejalan
• Tegasan kekangan: Tegasan yang terhasil daripada kekangan plat asas dan kekangan geometri komponen

1.2 Ciri Pengagihan Tegasan

Permukaan dengan tegasan mampatan adalah bermanfaat untuk prestasi keletihan, manakala tegasan tegangan di bahagian dalam boleh menyebabkan keretakan; pada tepi tajam dan struktur dinding nipis, kepekatan tegasan adalah serius.

2. Rawatan Haba Pengurangan Tegasan

2.1 Penyepuhlindapan Pengurangan Tegasan

Keluli tahan karat 316L: 450-550℃×2-4h, disejukkan bersama relau. Aloi titanium Ti6Al4V: 600-650℃×2-4h, disejukkan bersama relau. Aloi aluminium AlSi10Mg: 250-300℃×2-3h, disejukkan bersama relau. Keluli alat H13: 550-650℃×3-5h, disejukkan bersama relau. Inconel 718: 720-750℃×4-6h, disejukkan bersama relau.

2.2 Keperluan Peralatan

Relau vakum dengan darjah vakum <10⁻² Pa, sesuai untuk aloi titanium dan aloi suhu tinggi. Relau perlindungan argon dengan kandungan oksigen <10ppm. Relau perlindungan nitrogen sesuai untuk keluli tahan karat dan keluli alat. Keseragaman suhu ±5℃.

3. Penyingkiran Sokongan

3.1 Penyingkiran Mekanikal

Kerja tangan sesuai untuk struktur ringkas, pemesinan menawarkan kecekapan tinggi dan ketepatan baik, pemotongan wayar sesuai untuk struktur kompleks dengan ketepatan tinggi, dan pengisaran sesuai untuk bahan keras.

3.2 Penyingkiran Elektrokimia

Prinsipnya ialah pelarutan elektrokimia, sesuai untuk sokongan dalam rongga. Elektrolit ialah larutan garam atau larutan asid, dengan ketumpatan arus 10-50 A/cm². Kelebihannya ialah kebolehcapaian yang baik, kelemahannya ialah kelajuan perlahan dan memerlukan pembersihan selepas itu.

4. Pengukuhan Rawatan Haba

4.1 Rawatan Larutan dan Penuaan

Aloi titanium Ti6Al4V: larutan 900-950℃, penuaan 540-600℃. Inconel 718: larutan 950-980℃, penuaan 720+620℃. Keluli alat H13: larutan 1020-1050℃, penuaan 550-600℃, kekerasan mencapai 50HRC.

4.2 Penekanan Isostatik Panas (HIP)

Suhu ditentukan mengikut bahan, tekanan 100-200MPa, masa 2-4 jam. Kesan: ketumpatan >99.9%, prestasi keletihan meningkat 30-50%.

5. Rawatan Permukaan

5.1 Kekasaran Permukaan

Permukaan sisi keadaan cetakan Ra 5-15μm, permukaan atas/bawah keadaan cetakan Ra 15-40μm, selepas letupan pasir Ra 3-6μm, selepas penggilapan Ra 0.2-1.0μm, selepas pemesinan Ra 0.8-3.2μm.

5.2 Penguatan Letupan Bebola

Tujuannya ialah menghasilkan tegasan mampatan pada permukaan untuk meningkatkan prestasi keletihan, medium yang digunakan ialah bebola keluli atau manik kaca, intensitinya biasanya 0.2-0.6mmA, liputan >100%, dan kesannya ialah jangka hayat keletihan meningkat 30-100%.

6. Kes Aplikasi Sebenar

Bilah enjin pesawat (Inconel 718): pemisahan dengan pemotongan wayar → pengurangan tegasan 750℃×4h → HIP 1180℃/150MPa/4h → larutan dan penuaan → pemesinan → penggilapan elektrokimia → pemeriksaan fluoresen. Implan perubatan (aloi titanium Ti6Al4V): penyingkiran sokongan secara mekanikal → letupan pasir → penjerukan dan pasivasi → penyepuhlindapan pengurangan tegasan → HIP → penggilapan akhir → pembersihan dan pembungkusan. Komponen acuan (keluli alat H13): penyingkiran sokongan melalui pemesinan → penyepuhlindapan pengurangan tegasan → pengerasan + pembajaan → pemesinan permukaan utama → penggilapan → rawatan nitriding.

Kesimpulan

Pasca-pemprosesan komponen cetakan SLM logam ialah langkah penting untuk memastikan prestasi akhir. Melalui pengurangan tegasan, pengukuhan rawatan haba dan rawatan permukaan yang sesuai, prestasi mekanikal serta jangka hayat komponen dapat dipertingkatkan dengan ketara.