Reka bentuk pengoptimuman kepekatan tekanan dan penambahbaikan hayat keletihan bahagian bercetak 3D

Konsep dan bahaya kepekatan tegasan

Kepekatan tegasan merujuk kepada fenomena bahawa tegasan setempat pada perubahan mendadak dalam bentuk geometri bahagian (seperti lubang, takuk, tangga, talang, dll.) adalah jauh lebih tinggi daripada tegasan nominal. Darjah kepekatan tegasan dinyatakan oleh pekali kepekatan tegasan, yang ditakrifkan sebagai nisbah tegasan tempatan maksimum kepada tegasan nominal. Kepekatan tekanan adalah salah satu punca utama kegagalan pramatang bahagian. Terutamanya di bawah beban keletihan, kawasan kepekatan tegasan sering menjadi titik permulaan retak. Oleh kerana struktur berlapis dan anisotropi bahan, bahagian bercetak 3D lebih sensitif terhadap kepekatan tekanan dan memerlukan perhatian khusus dalam reka bentuk.

Pengenalpastian lokasi kepekatan tegasan biasa

Lokasi kepekatan tegasan biasa dalam reka bentuk termasuk: tepi lubang, terutamanya tepi lubang bulat, di mana pekali kepekatan tegasan boleh mencapai 2-3. Pada langkah dan mutasi keratan rentas, peralihan tajam akan meningkatkan kepekatan tegasan dengan ketara. Takik dan alur, seperti alur kunci, alur snap, dsb. Kepekatan tegasan pada akar benang dan bahagian bawah gigi adalah jelas. Sudut dengan chamfer dan fillet yang tidak mencukupi. Sudut dan tepi tajam. Analisis unsur terhingga perlu digunakan untuk mengenal pasti lokasi ini semasa reka bentuk, terutamanya ketakselanjaran geometri di sepanjang laluan pemindahan beban.

Strategi reka bentuk pengoptimuman kepekatan tekanan

Strategi teras untuk mengurangkan kepekatan tegasan adalah untuk menjadikan peralihan geometri lebih lancar. Yang pertama ialah menggantikan sudut tajam dengan sudut bulat. Lebih besar jejari sudut bulat, lebih kecil pekali kepekatan tegasan. Adalah disyorkan bahawa jejari sudut bulat tidak kurang daripada 10-20% daripada ketebalan dinding. Yang kedua ialah menggunakan tirus peralihan untuk menukar mutasi keratan rentas kepada peralihan tirus untuk mengurangkan ketakselanjaran geometri. Yang ketiga ialah untuk meningkatkan ketebalan tempatan, meningkatkan ketebalan bahan di kawasan kepekatan tegasan, dan mengurangkan tegasan nominal. Keempat ialah menggunakan lubang pengurangan tekanan dan tambah lubang kecil berhampiran lubang utama untuk menyuraikan tekanan. Yang kelima adalah untuk mengoptimumkan reka bentuk sokongan untuk mengelakkan titik tumpuan tekanan yang ditinggalkan oleh penyingkiran sokongan. Keenam ialah melaraskan arah pencetakan supaya arah tegasan selaras dengan arah ikatan antara lapisan.

Ramalan dan pengesahan hayat keletihan

Ramalan hayat keletihan bahagian cetakan 3D perlu mengambil kira anisotropi kecacatan bahan dan pembuatan. Kaedah ramalan hayat lesu yang biasa digunakan termasuk: Kaedah lengkung S-N, yang meramalkan hayat lesu di bawah amplitud tegasan tertentu berdasarkan data ujian keletihan bahan. Kaedah terikan-hidup, sesuai untuk keletihan kitaran rendah. Kaedah mekanik patah, mempertimbangkan penyebaran retak kecacatan awal. Analisis keletihan unsur terhingga, menggabungkan analisis tekanan dan data bahan untuk ramalan kehidupan. Ujian pengesahan perlu mensimulasikan keadaan beban sebenar, bilangan sampel ujian hendaklah mencukupi (biasanya 5-10 setiap kumpulan), dan taburan hayat perlu dianalisis secara statistik.

Langkah-langkah komprehensif untuk meningkatkan hayat keletihan

Untuk meningkatkan hayat keletihan bahagian cetakan 3D, kita perlu bermula dari banyak aspek reka bentuk, proses dan pasca pemprosesan. Dari segi reka bentuk, ciri geometri yang tajam dielakkan, sudut bulat besar dan peralihan lancar digunakan untuk mengoptimumkan laluan pengagihan beban. Dari segi proses, pilih parameter pencetakan yang sesuai untuk memastikan kualiti ikatan antara lapisan, mengurangkan liang dan kecacatan, dan menjalankan eksperimen pengoptimuman proses apabila perlu. Dari segi pasca pemprosesan, penggilap permukaan dilakukan untuk menghapuskan kecacatan permukaan, pukulan peening dilakukan untuk memperkenalkan tegasan mampatan permukaan, dan rawatan haba dilakukan untuk menghapuskan tekanan dalaman. Dari segi pemilihan bahan, keutamaan diberikan kepada bahan yang mempunyai sifat kelesuan yang baik, seperti resin kejuruteraan, nilon, logam, dsb.