1, Gözenek Sorunlarının Nedenleri ve Sonuçları
Metal 3D baskılı parçalarda en sık meydana gelen kusur türlerinden biri olan gözenekler, havacılık parçalarının mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Gözenekler çoğunlukla ham maddelere ve lazer aktivitesiyle üretilenlere bağlı olarak karmaşık bir şekilde oluşur.
Hammaddeler genellikle metal tozlarında sıkışan gazlardan ve makinelerdeki koruyucu ortamdan kaynaklanan gözeneklere sahiptir. Metal tozu, metal 3D baskı sürecinde hızla erir ve katılaşır ve eriyik havuzundaki güçlü değişiklikler, gazın tamamen kaçmamasına ve dolayısıyla gözeneklerin oluşmasına neden olabilir. Genellikle küresel veya eliptik formdaki bu delikler, boyut, miktar, şekil ve yön açısından bileşenin mekanik özelliklerini önemli ölçüde etkiler.
Lazer eyleminin ürettiği gözenekler, proses parametreleriyle yakından ilişkilidir. Lazer sinterleme işlemi sırasında giriş enerjisi çok büyük veya çok küçükse gözenekler ortaya çıkabilir. Enerji çok yüksek olduğunda sıvı metal, erimemiş metal tozunun üzerine sıçrayarak sıçramalar ve gözenekler oluşturur; Enerji çok düşük olduğunda metal tozu tamamen erimez, bu nedenle katmanlar arası bağın yetersiz olmasına ve gözeneklerin oluşmasına neden olur.
Havacılık bileşenlerinin yorulma ömrü ve çekme mukavemeti gözenekler nedeniyle büyük ölçüde azaltılabilir. Özellikle yüzeyle ilgili-gözenekler, üretilen bileşenlerin yorulma performansı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Ayrıca gözenekler bileşenlerin mikro yapısını ve mekanik niteliklerini etkileyebilir, dolayısıyla eşit olmayan malzeme özellikleri yoluyla bileşenlerin genel performansı da etkilenebilir.
2, Crack sorunlarının nedenleri ve sonuçları
Metal 3D baskı prosesindeki bir diğer tipik kusur ise havacılık parçalarının güvenilirliğini ve emniyetini ciddi şekilde tehlikeye atan çatlaklardır. Sıcaklık dağılımı, artık gerilim ve yetersiz füzyonun hepsi çatlak oluşumunda rol oynar.
Metal 3D baskı işleminde erimiş havuz ile katılaşmış metal arasındaki önemli sıcaklık farkı, erimiş havuzun önemli ölçüde bozulmasına neden olur. Ancak sıvının düşük akışkanlığı, erimiş havuzun neden olduğu çarpıklığı telafi edememesine neden olur, dolayısıyla katılaşma çatlakları oluşur. Ayrıca sıvılaşma aralığına, tane yapısına, termal uzamaya, metal büzülmesine ve sıkışmaya bağlı olarak bazı erime bölgelerinde sıvılaşma çatlakları da görülebilir.
Uçak bileşenlerinin gücü ve dayanıklılığı, çatlakların varlığı nedeniyle büyük ölçüde değişebilir. Özellikle çatlakların yayıldığı ve sonunda parça kırılmasına neden olduğu döngüsel yük altında çatlaklar, yorulma hasarının ana nedenlerinden biridir. Ayrıca bileşenlerin gerilim dağılımını etkileyen çatlaklar da olabilir, bu da gerilim yoğunlaşmasına ve hızlı bileşen yorulması bozulmasına neden olur.
3, Müdahale Stratejisi
Aşağıdaki teknikler metal 3D baskının gözeneklilik ve çatlak sorunlarını çözmeye yardımcı olur:
Proses parametrelerinin maksimuma çıkarılması: Lazer gücü, tarama hızı ve toz tabakası kalınlığı gibi proses parametreleri değiştirilerek gözenek ve çatlakların üretimi verimli bir şekilde düzenlenebilir. Uygun proses parametreleri, metal tozunun yeterince erimesini ve katılaşmasını garanti etmeye yardımcı olur, dolayısıyla çatlak ve gözeneklerin gelişmesini önler.
Hammaddelerdeki gözenekliliği ve yabancı maddeleri azaltmak için birinci sınıf metal tozlarının seçilmesi, bileşenlerin kalitesinin artırılmasına yardımcı olacaktır. Metal tozunun-kurutma ve eleme gibi ön işlemleri-ayrıca tozun daha akıcı ve homojen olmasına da yardımcı olabilir, dolayısıyla gözenek oluşumunu azaltabilir.
İşlem sonrası süreç: Gözenekler ve çatlakların boyutu, mekanik işleme, ısıl işlem ve cilalamayı içeren-son işlem prosedürleri aracılığıyla daha da azaltılabilir. Özellikle sıcak izostatik presleme (HIP) işlemi, iç kusurları önemli ölçüde azaltabilir ve malzeme yorulma performansını artırabilir.
Alt tabaka için ön ısıtma ve soğutma hızının kontrolü: Ayrıca, son ürünün hata içeriğini etkileyen diğer bir faktör, baskı işlemi boyunca alt tabakanın önceden ısıtılması ve belirli bir sıcaklıkta tutulması ve uygun soğutma hızının korunmasıdır. Artık gerilimleri azaltarak ve dolayısıyla sıcaklık gradyanlarını azaltarak, alt tabakanın önceden ısıtılması, çatlama oluşumunun önlenmesine yardımcı olabilir.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html