Ali je treba kovinske dele ponovno-testirati po toplotni obdelavi?

Zakaj pregled pred toplotno obdelavo ni dovolj

Kaj toplotna obdelava dejansko naredi kovinskemu delu

Toplotna obdelava sproži spremembe mikrostrukture (rast zrn, fazne transformacije, tvorba oborine), razbremeni ali prerazporedi preostale napetosti in lahko povzroči krčenje, zvijanje ali popačenje. Lahko se pojavi površinska oksidacija ali vodni kamen, zlasti pri ne-vakuumskih postopkih. Te spremembe so značilne za lasersko tiskanje pri naknadni-obdelavi kovin.

Vrzel med lastnostmi »kot-zgrajeno« in »kot-obdelano«

»Kot-zgrajeni« deli običajno kažejo visoko trdnost, a nizko duktilnost zaradi martenzitnih ali celičnih struktur in preostalih napetosti. Lastnosti po-obdelavi se bistveno razlikujejo.

Primer: Ti-6Al-4V

As-built: High UTS/YS (often >1100 MPa YS), vendar nizek raztezek (~6–8 %).

After stress relief + HIP: Strength decreases moderately while ductility improves (elongation often >10–14 %). HIP podaljša življenjsko dobo utrujenosti z zapiranjem por.

Industrijska analogija: Testiranje testa pred peko pove le malo o končnem kruhu. Podatki »kot-zgrajeni« ne morejo predstavljati končne zmogljivosti v funkcionalnih aplikacijah.

Kaj se lahko spremeni po toplotni obdelavi

Dimenzijske spremembe in geometrijsko odstopanje

Toplotna obdelava lahko povzroči popačenje v razponu od 0,1–0,5 mm ali več v aluminijevih zlitinah po T6, odvisno od geometrije in nadzora procesa. Tanke stene, previsi in asimetrične značilnosti so najbolj ranljivi. Deli z nizko-toleranco (±0,05 mm) skoraj vedno zahtevajo -CMM po obdelavi ali 3D skeniranje. Dimenzijska sprememba toplotne obdelave delov SLM je ključnega pomena.

Spremembe mehanskih lastnosti

Trdota, natezna trdnost, meja tečenja in raztezek se predvidljivo spreminjajo, vendar jih je treba preveriti.

Tipični primeri prej in potem (približne vrednosti za dele SLM):

Ti-6Al-4V: Izdelana visoka trdnost/nizka duktilnost → Post-HT/HIP: uravnotežena trdnost + izboljšan raztezek in utrujenost.

AlSi10Mg: kot-dobra trdnost → T6: optimizirano razmerje med-trdnostjo in duktilnostjo, pogosto z nekoliko padcem trdote, vendar boljšo splošno zmogljivostjo.

17-4PH: Znatno povečanje trdnosti po raztopini + staranje (H900).

316L: Izboljšana duktilnost in odpornost proti koroziji po žarjenju.

IN718: Kompleksna več-stopenjska obdelava za visoko-temperaturne lastnosti.

Spremembe površine in mikrostrukture

Pregrevanje lahko povzroči grobljenje zrn (zlasti pri nikljevih superzlitinah). Oksidacija vpliva na vzdržljivost in oprijem prevleke. Površinsko hrapavost (Ra) bo morda treba ponovno-izmeriti pred končno obdelavo.

Notranja poroznost in širjenje razpok

HIP dramatično zmanjša poroznost (npr. od ~0,3 % do<0.05% in many cases). CT scanning for 3D printed metal parts before and after confirms effectiveness. Thermal cycling can also initiate or propagate cracks if stresses are not properly managed.

Kateri testi so potrebni po toplotni obdelavi?

Dimenzijski pregled

CMM za natančen GD&T na kritičnih funkcijah.

Skeniranje strukturirane svetlobe/modre svetlobe za kompleksne geometrije.

Ponovno -preverite vse ozke tolerance in referenčne točke po -obdelavi.

OdgovornoPostopek 3D tiskanja SLMproizvajalci to izvajajo rutinsko.

Mehansko testiranje

Preizkušanje trdote (Rockwell, Vickers): hitro, pogosto ne-destruktivno.

Testiranje natezne trdnosti/utrujenosti: Uporabite kupone za pričo, natisnjene v enaki zgradbi in orientaciji. Bistveno za preverjanje mehanskih lastnosti delov SLM.

Metode ne{0}}destruktivnega testiranja (NDT).

Rentgensko/CT skeniranje: najboljše za notranjo poroznost in učinkovitost HIP.

Dye penetrant (DPI): Površinske razpoke.

Ultrazvočno testiranje (UT): Podpovršinske napake v debelejših odsekih.

Površinski in mikrostrukturni pregled

Metalografski rezi, merjenje površinske hrapavosti (Ra) in vizualni pregled za luske/oksidacijo. Kritično za visoko-utrujenostlaserski tisk na kovinoaplikacije.

Industrijski standardi, ki zahtevajo pregled po-obdelavi

Ključni standardi vključujejo:

ASTM F3301 (toplotna naknadna-obdelava za PBF).

AMS 2801 (toplotna obdelava titana), ASTM E8 (natezna), ASTM E18 (trdota).

AS9100D (letalstvo), ISO 13485 (medicina), serija ISO 17296 za aditivno proizvodnjo.

Za popolno sledljivost, potrdila o toplotni obdelavi in ​​poročila o pregledu povprašajte svojo tovarno za lasersko tiskanje kovin.

Vzporedno-ob-drugem: zahteve za inšpekcijo glede na material in uporabo

Scenariji iz-resničnega sveta

Scenarij 1 - Aerospace Bracket Prestal-inšpekcijo pred obdelavo, vendar brez-preverjanja-ponovnega-razbremenitve stresa. Zaostale napetosti so povzročile razpoke pri preskusu vibracij → napaka na terenu in odpoklic.

Scenarij 2 - Komponenta medicinskega vsadka AlSi10Mg je zvita ~0,3 mm po T6. CMM po-obdelavi ga je ujel in preprečil-neskladno dostavo.

Ko je ponovno-testiranje mogoče poenostaviti

Vizualni/ne{0}}strukturni prototipi.

Materiali z nizkim-tveganjem, kot je 316L, s preprosto razbremenitvijo napetosti.

Odobreni načrti vzorčenja za ponovna naročila.