Quy trình xử lý hậu kỳ của in SLM kim loại: phương pháp hoàn chỉnh từ khử ứng suất đến hoàn thiện bề mặt

Giới thiệu: Tầm quan trọng của xử lý sau

Do đặc tính đông đặc nhanh, các chi tiết in SLM kim loại tồn tại các vấn đề như ứng suất dư lớn, bề mặt nhám, tổ chức không đồng đều, v.v. Quy trình xử lý sau là khâu then chốt để loại bỏ các khuyết điểm này và đáp ứng yêu cầu hiệu năng cuối cùng. Theo thống kê, chi phí xử lý sau của chi tiết in SLM kim loại chiếm 30-50% tổng chi phí; chất lượng xử lý sau ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng và tuổi thọ của sản phẩm.

I. Ứng suất dư và biến dạng

1.1 Nguồn gốc ứng suất dư

• Gradient nhiệt độ: Vùng nóng chảy nguội nhanh tạo ra gradient nhiệt độ, dẫn đến ứng suất nhiệt
• Ứng suất chuyển pha: Trong quá trình đông đặc, chuyển pha sinh ra ứng suất chuyển pha
• Ứng suất ràng buộc: Ứng suất sinh ra do ràng buộc của tấm nền và hình học của chi tiết

1.2 Đặc điểm phân bố ứng suất

Bề mặt có ứng suất nén có lợi cho tính mỏi, bên trong có ứng suất kéo có thể dẫn đến nứt; các góc cạnh sắc và cấu trúc thành mỏng có hiện tượng tập trung ứng suất nghiêm trọng.

II. Xử lý nhiệt khử ứng suất

2.1 Ủ khử ứng suất

Thép không gỉ 316L: 450-550℃×2-4h, làm nguội trong lò. Hợp kim titan Ti6Al4V: 600-650℃×2-4h, làm nguội trong lò. Hợp kim nhôm AlSi10Mg: 250-300℃×2-3h, làm nguội trong lò. Thép dụng cụ H13: 550-650℃×3-5h, làm nguội trong lò. Inconel 718: 720-750℃×4-6h, làm nguội trong lò.

2.2 Yêu cầu thiết bị

Lò chân không có độ chân không 100%, hiệu quả là tuổi thọ mỏi tăng 30-100%.

VI. Ví dụ ứng dụng thực tế

Cánh tuabin động cơ hàng không (Inconel 718): cắt dây tách rời → khử ứng suất 750℃×4h → HIP 1180℃/150MPa/4h → xử lý dung dịch và hóa già → gia công cơ khí → đánh bóng điện hóa → kiểm tra thẩm thấu huỳnh quang. Cấy ghép y tế (hợp kim titan Ti6Al4V): loại bỏ giá đỡ bằng cơ khí → phun cát → tẩy axit và thụ động hóa → ủ khử ứng suất → HIP → đánh bóng cuối cùng → làm sạch và đóng gói. Chi tiết khuôn (thép dụng cụ H13): loại bỏ giá đỡ bằng gia công cơ khí → ủ khử ứng suất → tôi + ram → gia công cơ khí các bề mặt quan trọng → đánh bóng → xử lý thấm nitơ.

Kết luận

Xử lý sau của chi tiết in SLM kim loại là khâu then chốt để đảm bảo hiệu năng cuối cùng. Thông qua khử ứng suất hợp lý, tăng cường bằng xử lý nhiệt và xử lý bề mặt, có thể nâng cao đáng kể tính cơ học và tuổi thọ sử dụng của chi tiết.