Onko stressinpoistohoito tarpeen muottipainatuksen jälkeen?

一 Jäännösstressin muodostumistapa ja sen aiheuttamat riskit
1. Erilaiset stressin alkuperät
On olemassa kolme perustyyppiä muuttujia, jotka aiheuttavat jäännösjännitystä muottipainatusprosessin aikana:
Erilaiset prosessiparametrit: Jos laserin tehoa, skannausnopeutta ja kerrospaksuutta ei ole asetettu oikein, kerrosten väliset kutistumisnopeudet voivat olla erilaisia, mikä voi aiheuttaa kerrosten välistä leikkausjännitystä. Esimerkiksi 3D-tulostuksessa valokuva-kovettuvaa keramiikkaa kerrosten paksuuden muutokset (50–100 μm) ja riittämätön UV-altistus voivat aiheuttaa kerrosten välisen jännityksen muodostumista, mikä voi aiheuttaa hehkuttamattomien zirkoniumoksiditelineiden rikkoutumisen jopa 18 %:n nopeudella.
Materiaaliominaisuuksien rajoitukset: Kun tulostetaan metallijauhepetisulatustekniikalla (PBF), nopea jäähdytys aiheuttaa epätasaista rakeiden hienostuneisuutta, suuritiheyksisiä siirtymiä tietyissä paikoissa ja mikrojännitystä. Esimerkiksi 3D-tulostetussa käsittelemättömässä H13-muottiteräksessä jäännösjännitys voi olla jopa 30–50 % materiaalin myötörajasta.
Tukirakenteiden poistaminen ja pintojen kiillotus ovat esimerkkejä{0}}jälkikäsittelytehtävistä, jotka saattavat aiheuttaa ylimääräistä mekaanista rasitusta. Jos esimerkiksi muotin jännitys-ei poistu mekaanisen käsittelyn jälkeen, sammutusmuodonmuutos voi nousta 40–60 %.
2. Stressi voi olla vaarallista monella tapaa
Jos jäännösstressiä ei käsitellä kunnolla, se johtaa seuraaviin ongelmiin:
Mittojen epävakaus: Kun jännitys vapautuu, muotti vääntyy ja muuttaa muotoaan yli ± 80 μm:n tarkkuuspoikkeamalla, mikä on paljon huonompi kuin lääketieteellisten muottien kriteerit (± 50 μm).
Suorituskyvyn heikkeneminen: Mikrohalkeamia muodostuu todennäköisesti paikkoihin, joissa rasitus on suuri, mikä heikentää väsymislujuutta ja iskunkestävyyttä. Jos esimerkiksi 3D-painettua alumiinioksidia elektronista alustaa ei hehkuteta, metallipinnoite irtoaa 12 % ja eristysvastus muuttuu ± 15 %.
Käyttöiän heikkeneminen: Jännityssuperpositio nopeuttaa väsymishalkeamien leviämistä, kun kuormitus on syklistä, mikä lyhentää muotin käyttöikää 50–70 %. Esimerkiksi 100 000 latausjakson jälkeen hehkuttamattoman 3D-painetun muottiteräksen halkeaman etenemisnopeus on kolme kertaa nopeampi kuin hehkutettujen osien.
2, Stressin lievityksen tarve: todiste teoriasta käytäntöön
1. Teoreettinen perusta: Yhteys stressin lievityksen ja paremman suorituskyvyn välillä
Termodynaamisia tai mekaanisia operaatioita käytetään jännityksenpoistokäsittelyssä atomien liikuttamiseen materiaalin sisällä, dislokaatiotiheyden pienentämiseen ja jännityksen poistamiseen. Tärkein asia siinä on:
Mikrorakenteen korjaaminen: Hehkutusprosessi voi sulkea mikrohalkeamat (pituus<50 μm) that form during sintering, which makes the material 2% to 3% denser. For instance, after annealing at 1150 °C, the microcrack closure rate of 3D printed zirconia parts goes from 90% to 420MPa, and the bending strength goes from 350MPa to 420MPa.
Mittastabiilisuuden parantaminen: Vaatimaton määrä plastista muodonmuutosta (tyypillisesti alle 0,5 %), joka tapahtuu jännityksen vapautuessa, voi estää äkillisen vääristymisen, kun tuotetta käytetään uudelleen. Esimerkiksi zirkoniahammasimplanttien mittatarkkuus on noussut ± 80 μm:stä ± 30 μm:iin hehkutuksen jälkeen, mikä on ISO 13356 lääketieteellisen standardin mukaista.
Koneistussuorituskyvyn parantaminen tarkoittaa pinnan kovuuden ja jäännösvetolujuuden alentamista sekä tärinän ja työkalun kulumisen vähentämistä koko leikkausprosessin ajan. Esimerkiksi hionnan jälkeen muottiteräs vapautuu jännitystä-260–315 asteessa, mikä alentaa pintajännitystä 40–65 % ja kaksinkertaistaa työkalun käyttöiän.
2. Esimerkki todellisesta-maailmasta: menestyvä malli liiketoiminnalle
Lääketieteellinen yritys valmistaa 3D-painettuja zirkonia-implantteja käyttämällä keraamisten muottien alalla "UV-kovettuva muovaus → rasvanpoisto → sintraus → hehkutus (1150 asteen eristys 3 tuntia, kuumennus 5 astetta/h, jäähdytys 5 astetta/h)" -tekniikkaa. Halkeiluaste on laskenut 18 %:sta 3 %:iin, väsymiskestävyys on noussut 25 % ja erän läpäisyaste on noussut 75 %:sta 96 %:iin.
Eräs elektroniikkayritys valmisti 3D-tulostettuja alumiinioksidielektronisia substraatteja metallimuottien alalla "sintraamalla, jota seurasi hehkutus (pitäminen 1300 asteessa 4 tuntia, kuumennus 10 astetta/h ja jäähdytys 10 astetta/h)." Metallipinnoitteen irtoamisnopeus laski 2 %:iin ja eristysvastuksen vaihtelu ± 5 %:iin, mikä täytti korkeat vakausstandardit.
Muotti, jolla on monimutkainen rakenne: Epäsäännöllisille osille käytetään esimerkiksi huokoisia tukia, toimenpiteitä, kuten vaiheittaista lämmitystä (600 asteen eristys 1 tunti, 750 asteen eristys 2 tuntia) ja gradienttijäähdytystä (5-10 astetta/h), jotta jännitys vapautuu tasaisesti ja paikallisen ylikuumenemisen aiheuttama halkeilu estetään.
3, Menetelmän valinta ja parametrien optimointi ovat osa stressinkäsittelyprosessia.
1. Lämpökäsittelymenetelmä: primääriprosessien tarkka hallinta
Hehkutus jännityksen lievittämiseksi: Kuumenna muotti alle Ac ₁ (esim. 500–650 astetta) ja pidä sitä siellä 2–4 tuntia. Anna sen sitten jäähtyä hitaasti. Se toimii teräsmuottien, alumiiniseosmuottien ja muiden kanssa, ja se voi päästä eroon yli 80 prosentista jäännösjännityksestä.
Ajan käsittely: Edistä luonnollista stressinpoistoa luonnollisella vanhenemisella (huoneenlämpövarastointi) tai keinotekoisella vanhenemisella (100–200 asteen eristys), mikä sopii parhaiten optisille muotteille, jotka vaativat erittäin suurta tarkkuutta.
Hehkutusprosessin parantaminen: Muuta lämpötilakäyrää materiaalin ominaisuuksien perusteella. Esimerkiksi zirkoniumoksidin muottien hehkutusprosessin lämpötila on pidettävä välillä 1100-1200 astetta (alempi kuin sintrauslämpötila 300-400 astetta). Lämmitysnopeuden tulee olla 5-10 astetta/h (ohutseinäisillä osilla se tulee laskea 3 asteeseen/h) ja eristysajan tulee olla 2-3 tuntia.
Vanheneminen tärinällä: Sopii suuriin muotteihin tai tilanteisiin, joissa lämmitys ei ole mahdollista, koska se käyttää mekaanista tärinää (15–100 Hz) materiaalin sisäisen jännityksen lievittämiseen. Esimerkiksi eräs automuotteja valmistava yritys leikkasi muotin muodonmuutoksia 60 % käyttämällä tärinävanhenemishoitoa.
Käsittely ruiskuleikkauksella: Pintaan osuminen nopealla{0}}metallihiukkasilla luo puristusjännityskerroksen (syvyys 0,1–0,5 mm), mikä pidentää sen käyttöikää. Sopii hyvin muoteille, joiden pinnoilla on keskittynyt jännitys, mukaan lukien paine-valumuotit ja taontamuotit.
3. Yhdistelmäprosessi: tehokkuuden parantaminen työskentelemällä yhdessä eri tekniikoiden suunnitelman kanssa
Lämpökäsittely ja mekaaninen käsittely: Käytä ensin hehkutusta päästäksesi eroon kaikesta rasituksesta, ja käytä sitten pintakäsittelyä pintakäsittelyn avulla. Esimerkiksi eräs ilmailumuottiyritys käytti menetelmää "hehkutus (650 asteen eristys 2 tuntia) + suihkupuhallus (Al2O3-hiukkaset, paine 0,3 MPa)", mikä sai muotin kestämään kolme kertaa pidempään.
Älykäs hehkutustekniikka: AI-järjestelmä säätää lämpötilakäyrää reaaliajassa ratkaistakseen monimutkaisten rakennemuottien epätasaisen hehkutuksen. Esimerkiksi tietty tutkimusryhmä tuotti älykkään hehkutusmenetelmän, joka voi nostaa epäsäännöllisten osien jännityksen lievennysastetta 70 %:sta 92 %:iin.