Mitä pintaongelmia hiekkapuhallus voi todella korjata metallisiin 3D-tulostettuihin osiin? - Tieto

Asiakas sai ruostumattomasta teräksestä valmistetut SLM-osat odottaen puhdasta, ammattimaista metallin ulkonäköä. Sen sijaan pinnat olivat karkeita kuin hiekkapaperia, näkyvissä kerrosviivoja ja hajallaan jauhehiukkasia. Toiselle asiakkaalle kerrottiin, että "hiekkapuhallus korjaa sen", mutta hän huomasi myöhemmin, että jotkin ongelmat jatkuivat, mikä johti uudelleenkäsittelyyn ja toimitusten viivästymiseen.

Hiekkapuhallus on yksi yleisimmistä 3D-tulostettujen metalliosien pintakäsittelyistä -, mutta se on myös yksi väärinymmärretyistä. Voiko se todella korjata pintaongelmasi? Täysin? Vai vain osittain? Ja onko ongelmia, jotka voisivat todella pahentaa?

Miksi metalliset 3D-tulostetut osat tarvitsevat melkein aina pintakäsittelyn

Rakennettujen metallipintojen ankara todellisuus-

As-SLM/DMLS:stä rakennettujen pintojen Ra-arvot ovat tyypillisesti 6–20 µm, kun taas EBM-osien arvo on usein 20–35 µm. Yleisiä ongelmia ovat näkyvät kerrosviivat (portaikkoefekti), pintaan tarttuneet osittain sulaneet jauhehiukkaset, hitsausroiskeet, tukirakenteen jäänteet ja pinnan hapettuminen.

Satoja projekteja tukevien tuotantokokemustemme perusteella nämä ongelmat tekevät valmiista{0}}osista sopimattomia useimpiin toiminnallisiin tai esteettisiin sovelluksiin ilman muita metallin 3D-tulostuksen pintakäsittelyvaihtoehtoja.

Pintaongelmat eivät ole kaikki samoja eivätkä kaikki ole korjattavissa samalla tavalla

Usein väärinkäsitys on, että yksi hoito voi ratkaista kaiken. Pintaongelmat jaetaan luokkiin: makroongelmat (kerrosviivat, tukimerkit), mikroongelmat (jauheen tarttuminen, roiskeet), kemialliset ongelmat (hapettuminen) ja mekaaniset ongelmat (jäännösjännitys).

Hiekkapuhallus on erinomainen ratkaisu tiettyihin ongelmiin, mutta se ei ole yleinen ratkaisu.

Missä hiekkapuhallus sopii Post{0}}Processing Toolboxiin

Hiekkapuhallus toimii "ensimmäisenä-vaiheen puhdistajana ja yhtenäistäjänä" useimmissa työnkuluissa. Se on erinomainen pinnan valmistelussa, mutta se on harvoin viimeinen vaihe erittäin-tarkkuus- tai lääketieteellisissä sovelluksissa.

Taulukko 1:-Rakennettu pintaongelmat ja mitkä jälkeiset{2}}käsittelymenetelmät käsittelevät niitä

Pintaongelma	Hiekkapuhalluksen tehokkuus	Sähkökiillotus	Mekaaninen kiillotus	Lämpökäsittely	CNC-työstö
Jauhehiukkasten tarttuvuus	★★★★★ Loistavaa	Hyvä	Hyvä	Ei	Rajoitettu
Hitsausroiskeet/pallot	★★★★☆ Hyvä	Kohtalainen	Hyvä	Ei	Rajoitettu
Kerrosviivan näkyvyys	★★★☆☆ Kohtalainen	Hyvä	Erinomainen	Ei	Erinomainen
Pinnan hapetus (kevyt)	★★★★☆ Hyvä	Erinomainen	Kohtalainen	Ei	Rajoitettu
Epäjohdonmukainen rakenne	★★★★★ Loistavaa	Hyvä	Hyvä	Ei	Hyvä
Jäljellä oleva stressi	★★☆☆☆ Lievä	Ei	Ei	Erinomainen	Ei
Sisäinen huokoisuus	Ei mitään	Ei	Ei	Vain HIP	Ei

Mikä on hiekkapuhallus

Perusperiaate (selvästi englanniksi)

Hiekkapuhallus ajaa hankaavia aineita suurella nopeudella osan pinnalle paineilmalla. Isku poistaa irtonaiset hiukkaset, tasoittaa epätasaisuudet ja luo tasaisen koostumuksen. Keskeisiä parametreja ovat materiaalityyppi, hiukkaskoko, paine (0,2–0,8 MPa), kulma ja etäisyys.

Helmipuhallus vs. ruiskupuhallus vs. hiekkapuhallus Mikä ero on?

Lasihelmien puhallus: Pallomaiset helmet hellävaraiseen, tasaiseen mattapintaan. Yleisin tarkkuusMetalliset 3D-tulostusmateriaalit.

Teräspuhallus: Voimakkaampi irrotusvaikutus, lisää puristusjännitystä.

Hiekkapuhallus (alumiinioksidi/piikarbidi): Kulmikas materiaali aggressiiviseen puhdistukseen.

Useimmissa SLM-osissa lasihelmipuhallus saavuttaa parhaan tasapainon.

Pääparametrit, jotka määrittävät lopullisen tuloksen

Hienommat materiaalit ja alhaisempi paine tuottavat tasaisempia tuloksia. Liian aggressiiviset asetukset voivat vahingoittaa ohuita seiniä tai upottaa epäpuhtauksia.

Taulukko 2: Hiekkapuhallusmateriaalityypit

Mediatyyppi	Muoto	Hiukkaskokoalue	Ra saavutettavissa (µm)	Pintaefekti	Paras	Riski
Lasihelmet	Pallomainen	0,05-0,5 mm	1.5–4	Sileä matta, ei naarmuja	Tarkkuusosat, lääketieteellinen	Matala
Steel Shot	Pallomainen	0,2-1,0 mm	2–6	Matta + peening	Teollinen, rakenteellinen	Keskikokoinen
Alumiinioksidi	Kulmikas	0,1-0,8 mm	2–8	Aggressiivinen, hyvä tarttuvuus	Pinnoitteen valmistelu	Keskitaso-Korkea

Pintaongelmat hiekkapuhalluksella voidaan korjata

Ongelma #1 - Jauhehiukkasten tarttuminen (yleisin ongelma)

Sulamattomat jauhehiukkaset sintrautuvat pintaan. Hiekkapuhallus poistaa näistä yli 95 %, mikä parantaa huomattavasti puhtautta. Yhdessä tukemassamme lääketieteellisessä prototyyppiprojektissa tämä vaihe eliminoi näkyvät hiukkaset, jotka olisivat epäonnistuneet puhtauden validoinnissa.

Ongelma #2 - Hitsausroiskeet ja kuulavauriot

Laserin epävakaus luo roiskehelmiä. Lasihelmipuhallus poistaa useimmat irtonaiset roiskeet tehokkaasti.

Ongelma #3 - Näkyvät kerrosviivat ja portaikkoefekti

Hiekkapuhallus vähentää kerrosviivojen visuaalista näkyvyyttä 60–70 % ja parantaa Ra:ta 40–50 %, mutta se ei voi poistaa alla olevaa geometriaa.

Ongelma #4 - Pinnan hapettuminen ja värimuutos

Tehokas titaanin ja ruostumattoman teräksen kevyeen hapetukseen. Sen jälkeen on tehtävä passivointi.

Ongelma #5 - Epätasainen mattapintainen ulkonäkö ja epäjohdonmukainen rakenne

Hiekkapuhallus luo erinomaisesti yhtenäisen tekstuurin eri erissä, mikä vähentää Ra-vaihtelun ±0,8 µm:iin.

Mitä hiekkapuhalluksella ei voida korjata

Se ei voi saavuttaa tiukkaa mittatoleranssia tai peilikiiltoa

Tyypillinen jälki{0}}hiekkapuhallus Ra on 1,5–6 µm. Peiliviimeistely (Ra pienempi tai yhtä suuri kuin 0,1 µm) vaatii mekaanista kiillotusta + sähkökiillotusta.

Se ei voi korjata vääntymistä tai mittamuodonmuutoksia

Hiekkapuhallus on puhtaasti pintaprosessi. Vääntyminen vaatii lämpökäsittelyä tai HIP:tä.

Se ei voi poistaa sisäistä huokoisuutta

Huokoisuus on sisäinen vika. Vain HIP käsittelee sitä tehokkaasti.

Se voi todella aiheuttaa ongelmia, jos se tehdään väärin

Riskeihin kuuluu ohuen{0}}seinän muodonmuutos (etenkin<1.0 mm walls), iron contamination on titanium, or uneven results on complex geometries. In one case we observed, excessive pressure on thin aluminum walls caused visible distortion.

Materiaali-materiaalioppaasta-

Ruostumaton teräs (316L, 17-4PH) – anteeksiantavaisin

Erinomaiset tulokset lasihelmillä. Sen jälkeen on tehtävä passivointi ASTM A967:n mukaisesti.

Titaani (Ti-6Al-4V) – Käsittele varovasti

Käytä vain ei{0}}rautametallia. Älä koskaan ruiskuta terästä, koska raudan kontaminaatioriski voi vaarantaa biologisen yhteensopivuuden.

Alumiini (AlSi10Mg) - Nopea mutta haavoittuva

Vaatii erittäin alhaisen paineen muodonmuutosten välttämiseksi. Usein seuraa anodisointi.

Inconel- ja nikkeli-superseokset - Korkea kovuus, suuri kysyntä

Vaatii kovempaa materiaalia, mutta tuottaa kestäviä pintoja korkeissa lämpötiloissa{0}}.

Hiekkapuhallus vs. muut pintakäsittelymenetelmät

Hiekkapuhallus vs. sähkökiillotus

Hiekkapuhallus valmistelee pinnan; sähkökiillotus jalostaa sen kiiltäväksi ja passivooi. Esi-hiekkapuhallus parantaa lopullista sähkökiillotuksen tasaisuutta ~30 %.

Hiekkapuhallus vs. mekaaninen kiillotus

Hiekkapuhallus on nopeampaa tasaista valmistelua varten; mekaanisella kiillotuksella saavutetaan alhaisempi Ra ja peilipinta.

Toimiala-hiekkapuhalluksen erityissovellukset ja -vaatimukset

Ilmailun pinnan valmistelu ennen pinnoitusta ja tarkastusta

Käytetään pinnoitteen tarttumiseen ja FPI:n valmisteluun tiukan NADCAP-valvonnan alaisena.

Lääketieteellisten laitteiden ohjattu pintarakenne bioyhteensopivuuden takaamiseksi

Hallittu karheus edistää osseointegraatiota implanteissa (tavoite Ra 1,0–3,0 µm).

Autoteollisuuden nopea läpimeno prototyyppien validointiin

Nopea pintojen yhdistäminen prototyyppejä ja pinnoitteen valmistelua varten.

Mitä on odotettavissa hiekkapuhalluksen kustannusten ja toimitusajan suhteen

Pienten osien hiekkapuhallus maksaa tyypillisesti 8–30 dollaria kappaleelta ja lisää 0,5–2 päivää. Se on yksi kustannustehokkaimmista-vaiheista, kun sitä käytetään oikein osana laajempaa työnkulkua.

FAQ

K: Poistaako hiekkapuhallus kerrosviivoja metallisista 3D-tulostetuista osista?

V: Se heikentää niiden näkyvyyttä merkittävästi, mutta ei poista taustalla olevaa geometriaa.

K: Mikä pinnan karheus (Ra) voi saavuttaa hiekkapuhalluksella SLM-metalliosissa?

V: Tyypillisesti 1,5–6 µm materiaalista ja parametreista riippuen.

K: Voidaanko hiekkapuhallusta käyttää titaanista valmistettuihin 3D-tulostettuihin osiin?

V: Kyllä, mutta vain ei--rautapitoisten materiaalien, kuten lasihelmien tai alumiinioksidin, kanssa.

K: Onko hiekkapuhallus sama asia kuin metallin 3D-tulostuksen ruiskutus?

V: Ruiskuleikkauksessa käytetään terästä puristusjännitykseen; hiekkapuhallus on tarkoitettu ensisijaisesti puhdistamiseen ja teksturointiin.

K: Onko minun hiekkapuhallus ennen metallisen 3D-painetun osan sähkökiillottamista?

V: Erittäin suositeltava - se parantaa yhtenäisyyttä ja lopputuloksia.

K: Kuinka paljon hiekkapuhallus lisää metallin 3D-tulostuksen kustannuksia ja toimitusaikoja?

V: Yleensä 8–30 dollaria per osa ja 0,5–2 päivää.

K: Mitä riskejä liittyy ohuiden{0}}seinämäisten 3D-tulostettujen metalliosien hiekkapuhallukseen?

V: Muodonmuutos, jos paine on liian korkea; käytä matalapainetta ja hellävaraista materiaalia.

K: Mikä hiekkapuhallusmateriaali sopii parhaiten ruostumattomasta teräksestä, titaanista ja alumiinista valmistetuille 3D-tulostetuille osille?

V: Lasihelmet useimpiin sovelluksiin; alumiinioksidi kovempiin materiaaleihin, kun tarvitaan enemmän aggressiota.

Ota yhteyttä nyt

Hiekkapuhallus on monipuolinen ja kustannustehokas ensimmäinen vaihe metallin 3D-tulostuksen pintakäsittelyssä, joka on erinomainen pintojen puhdistamisessa, tasaamisessa ja valmistelussa. Se poistaa jauheen kiinnittymisen ja roiskeet tehokkaasti, mutta ei pysty viimeistelemään peiliä, korjaamaan vääntymistä tai korjaamaan sisäisiä vikoja.

Lähetä tiedostosi ja pintavaatimukset ilmaiseen DFM-arviointiin seuraavaa metallisia 3D-tulostusmateriaaleja koskevassa projektissasi. Tiimimme suosittelee optimaalista hiekkapuhalluksen ja täydentävien käsittelyjen yhdistelmää saavuttaaksesi juuri tarvitsemasi pinnanlaadun.

Viitteet

MarketsandMarkets 2024: Teollisuuden automatisoidun pintakäsittelyn markkinoiden koko ja ennuste vuoteen 2028 asti

Wohlersin raportti 2023: Digitaalisen jäljitettävyyden käyttöönotto metallien AM-pintakäsittelyssä

ASTM A967: Kemiallinen passivointistandardi ruostumattomalle teräkselle

ASTM F{0}}: Metallikirurgisten implanttien pintakäsittelystandardi

AMS 2430: Standardi ilmailu-avaruuskomponenteille

EOS GmbH:n tekniset tiedot:{0}}Rakennettu pinnan karheusarvo materiaalin ja prosessin mukaan

ASM International - Surface Engineering Handbook