Toepassingsvoordelen van aluminiumlegeringsmaterialen in het SLM-proces
Aluminiumlegering is een belangrijke materiaalcategorie op het gebied van metaaladditieve productie. Dankzij de lichtgewicht en hoge sterkte-eigenschappen heeft het brede toepassingsmogelijkheden op het gebied van lucht- en ruimtevaart, autoproductie en industriële apparatuur. Het SLM-proces (Selective Laser Melting) kan de directe productie van complexe structurele onderdelen van aluminiumlegeringen realiseren, waardoor de procesbeperkingen van traditioneel gieten en machinaal bewerken worden doorbroken. De dichtheid van een aluminiumlegering is ongeveer een derde van die van staal, maar de specifieke sterkte is vergelijkbaar met die van middelzwaar koolstofstaal, waardoor het het materiaal bij uitstek is voor lichtgewicht ontwerpen. In het SLM-proces zijn de algemeen gebruikte aluminiumlegeringen AlSi10Mg, Al6061, Al7075, enz.
Kenmerkende vereisten en kwaliteitscontrole van aluminiumlegeringspoeder
Het SLM-proces stelt strenge eisen aan de kwaliteit van aluminiumlegeringspoeder. De deeltjesgrootteverdeling moet binnen het bereik van 20-63 μm worden geregeld en de D50-waarde is optimaal bij 35-45 μm. De bolvormigheid van het poeder moet groter zijn dan 90% om een goede vloeibaarheid en uniformiteit van de poederspreiding te garanderen. Het zuurstofgehalte in het poeder moet onder de 0,1% worden gehouden. Een te hoog zuurstofgehalte zal de vorming van geoxideerde insluitsels in het gesmolten zwembad veroorzaken en de mechanische eigenschappen van de onderdelen verminderen. Het aantal keren dat het poeder wordt gerecycled, moet ook worden gecontroleerd, en het wordt aanbevolen om de vijf keer niet te overschrijden.
Het invloedsmechanisme van laserparameters op het smeltgedrag
Laservermogen, scansnelheid en scanafstand zijn de kernparameters die de smeltkwaliteit van SLM van aluminiumlegering beïnvloeden. Het laservermogen wordt doorgaans ingesteld tussen 200 en 400 W. Als het vermogen te hoog is, zal het gesmolten bad te diep zijn en zal de door hitte beïnvloede zone uitzetten. Als het vermogen te laag is, kunnen er unfusiedefecten optreden. Het wordt aanbevolen om de scansnelheid aan te passen binnen het bereik van 600-1200 mm/s. Als de snelheid te hoog is, zal het smeltkanaal discontinu zijn. De scanafstand bedraagt doorgaans 80-120 μm. Volumetrische energiedichtheid is een indicator voor uitgebreide evaluatie van laserparameters, en het aanbevolen bereik is 30-60J/mm³.
Dichtheidscontrole en strategie voor het voorkomen van defecten
De dichtheidsdoelstelling van SLM-onderdelen van aluminiumlegeringen is meer dan 99%, wat de basis is om ervoor te zorgen dat de mechanische eigenschappen aan de normen voldoen. Onvoldoende dichtheid wordt vaak veroorzaakt door onjuiste procesparameters, slechte poederkwaliteit of problemen met de afdrukomgeving. Veelvoorkomende typen defecten zijn onder meer porositeit, gebrek aan versmelting, scheuren en thermische vervorming. Porositeitsdefecten zijn onderverdeeld in twee categorieën: procesporiën en materiaalporiën. Procesporiën kunnen worden verkleind door laserparameters te optimaliseren. Niet-gefuseerde defecten komen meestal voor tussen lagen of tussen smeltkanalen, wat kan worden verbeterd door het laservermogen te vergroten en de scansnelheid te verlagen.
Nabewerking en prestatie-optimalisatie van SLM-onderdelen van aluminiumlegeringen
Na het printen moeten SLM-onderdelen van aluminiumlegeringen een reeks nabewerkingsprocessen ondergaan om aan de uiteindelijke prestatie-eisen te voldoen. De eerste is een behandeling met heet isostatisch persen (HIP), die interne poriën en microscheurtjes in een omgeving met hoge temperaturen en hoge druk elimineert, wat de vermoeidheidsprestaties met 30-50% kan verbeteren. De tweede stap is de verouderingswarmtebehandeling met een vaste oplossing, en het juiste warmtebehandelingssysteem wordt geselecteerd op basis van de materiaalkwaliteit. Wat de oppervlaktebehandeling betreft, kan kogelstralen worden gebruikt om de restspanning van het oppervlak te verbeteren.
Dien een model, tekening, afbeelding of schriftelijke notities in. Ingenieurs beoordelen materiaal, proces, afwerking en levering op basis van daadwerkelijk gebruik.