باعتباري موردًا لنماذج الفولاذ المقاوم للصدأ المطبوعة بتقنية SLM ثلاثية الأبعاد، فقد شهدت بنفسي التحديات التي تأتي مع إدارة الضغوط الداخلية في هذه الأجزاء. يعد الصهر بالليزر الانتقائي (SLM) تقنية قوية تسمح بإنشاء مكونات معقدة وعالية القوة من الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك، فإن دورات التسخين والتبريد السريعة أثناء عملية الطباعة غالبًا ما تؤدي إلى تطور الضغوط الداخلية، والتي يمكن أن تسبب الالتواء والتشقق وتقليل الخواص الميكانيكية. في هذه المدونة، سأشارك بعض الاستراتيجيات الفعالة لتقليل هذه الضغوط الداخلية في نماذج الفولاذ المقاوم للصدأ المطبوعة بتقنية SLM ثلاثية الأبعاد.
فهم مصدر الضغوط الداخلية
قبل أن نتمكن من معالجة مسألة الضغوط الداخلية، من المهم أن نفهم مصدرها. أثناء عملية SLM، يقوم شعاع ليزر عالي الطاقة بإذابة طبقة رقيقة من مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع تحرك الليزر عبر طبقة المسحوق، يتصلب المعدن المنصهر بسرعة. ويؤدي الفرق في درجة الحرارة بين المناطق المنصهرة والمناطق الصلبة إلى خلق تدرجات حرارية، والتي بدورها تولد ضغوطًا داخلية.
ويمكن تصنيف هذه الضغوط إلى نوعين رئيسيين: الضغوط المتبقية والضغوط الحرارية. يتم حبس الضغوط المتبقية في المادة بعد اكتمال عملية الطباعة، بينما تحدث الضغوط الحرارية أثناء دورات التسخين والتبريد. يمكن أن يكون لكلا النوعين تأثير كبير على جودة وأداء الجزء المطبوع.
استراتيجيات ما قبل الطباعة
اختيار المواد
يمكن أن يكون لاختيار مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ تأثير عميق على مستويات الضغط الداخلي في الجزء المطبوع. درجات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ لها خصائص حرارية مختلفة، مثل معاملات التمدد الحراري. يمكن أن يساعد اختيار مسحوق ذو معامل تمدد حراري أقل في تقليل الضغوط الحرارية الناتجة أثناء عملية الطباعة.
على سبيل المثال، غالبًا ما يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 316L في SLM نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل والتمدد الحراري المنخفض نسبيًا. وهذا يجعلها أقل عرضة للتزييف والتشقق مقارنة بالدرجات الأخرى.
تحسين التصميم
يلعب تصميم الجزء دورًا حاسمًا في إدارة الضغوط الداخلية. من المرجح أن تؤدي الأشكال الهندسية المعقدة ذات الزوايا الحادة والجدران الرقيقة إلى تطوير تركيزات عالية من الضغط. ومن خلال تحسين التصميم، يمكننا تقليل تركيزات الضغط هذه وتحسين الجودة الشاملة للجزء المطبوع.
أحد الأساليب هو استخدام الزوايا الدائرية بدلاً من الزوايا الحادة. تعمل الزوايا الدائرية على توزيع الضغط بشكل أكثر توازنًا، مما يقلل من احتمالية التشقق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد إضافة هياكل الدعم في تثبيت الجزء أثناء عملية الطباعة ومنع الاعوجاج. ومع ذلك، من المهم تصميم هياكل الدعم هذه بطريقة تقلل من تأثيرها على الجزء النهائي.
قبل - تسخين لوحة التصميم
يعد التسخين المسبق للوحة التصميم وسيلة فعالة لتقليل التدرجات الحرارية بين الجزء المطبوع ولوحة التصميم. من خلال التسخين المسبق للوحة التصميم إلى درجة حرارة مناسبة، يمكننا إبطاء معدل تبريد الجزء المطبوع، مما يقلل من الضغوط الحرارية.
تسمح معظم آلات SLM بالتسخين المسبق للوحة التصميم إلى درجة حرارة تتراوح بين 100 و200 درجة مئوية تقريبًا. يمكن أن تؤدي خطوة التسخين المسبق هذه إلى تحسين التصاق الجزء بلوحة التصميم بشكل كبير وتقليل خطر الالتواء.
في - استراتيجيات الطباعة
تحسين معلمة الليزر
معلمات الليزر، مثل طاقة الليزر، وسرعة المسح، وتباعد الفتحات، لها تأثير مباشر على مستويات الضغط الداخلي في الجزء المطبوع. ومن خلال تحسين هذه المعلمات، يمكننا التحكم في مدخلات الحرارة ومعدل التبريد، وبالتالي تقليل الضغوط الحرارية.
على سبيل المثال، زيادة قوة الليزر يمكن أن تزيد من عمق الذوبان وتحسن كثافة الجزء المطبوع. ومع ذلك، فإن قوة الليزر العالية جدًا يمكن أن تؤدي أيضًا إلى زيادة مدخلات الحرارة وزيادة الضغوط الحرارية. ومن ناحية أخرى، فإن زيادة سرعة المسح يمكن أن تقلل من مدخلات الحرارة، ولكنها قد تؤدي أيضًا إلى ذوبان غير كامل. ولذلك، فإن إيجاد التوازن الصحيح لمعلمات الليزر أمر بالغ الأهمية.
استراتيجية المسح
يمكن أن تؤثر أيضًا استراتيجية المسح المستخدمة أثناء عملية الطباعة على توزيع الضغط الداخلي. يمكن استخدام استراتيجيات المسح المختلفة، مثل المسح النقطي، ومسح الجزر، والمسح الكنتوري، للتحكم في توزيع الحرارة وتقليل التدرجات الحرارية.
على سبيل المثال، يتضمن مسح الجزيرة تقسيم منطقة البناء إلى جزر أصغر ومسح كل جزيرة على حدة. يمكن أن يساعد ذلك في تقليل تراكم الحرارة في منطقة واحدة وتقليل الضغوط الحرارية.
استراتيجيات ما بعد الطباعة
المعالجة الحرارية
تعد المعالجة الحرارية إحدى أكثر الطرق فعالية لتخفيف الضغوط الداخلية في نماذج الفولاذ المقاوم للصدأ المطبوعة بتقنية SLM ثلاثية الأبعاد. ومن خلال تسخين الجزء المطبوع إلى درجة حرارة معينة والاحتفاظ به لفترة معينة من الوقت، يمكننا السماح للمادة بالاسترخاء وتقليل الضغوط المتبقية.
هناك أنواع مختلفة من المعالجات الحرارية، مثل التلدين، وتخفيف الإجهاد، ومعالجة المحاليل. يتضمن التلدين تسخين الجزء إلى درجة حرارة عالية ثم تبريده ببطء. يمكن لهذه العملية تحسين الليونة وتقليل صلابة المادة. ومن ناحية أخرى، فإن تخفيف الإجهاد هو معالجة حرارية منخفضة الحرارة تستخدم بشكل أساسي لتقليل الضغوط المتبقية دون تغيير خصائص المواد بشكل كبير.
التصنيع والتشطيب
بعد المعالجة الحرارية، يمكن إجراء عمليات التصنيع والتشطيب لزيادة تحسين جودة السطح ودقة الأبعاد للجزء المطبوع. يمكن أن تساعد الآلات أيضًا في إزالة أي عيوب سطحية وتقليل تركيزات الإجهاد.
ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن المعالجة الآلية يمكنها أيضًا إدخال ضغوط جديدة على الجزء. لذلك، من الضروري استخدام معلمات وتقنيات التصنيع المناسبة لتقليل التأثير على مستويات الضغط الداخلي.
خاتمة
يعد تقليل الضغوط الداخلية في نماذج الفولاذ المقاوم للصدأ المطبوعة بتقنية SLM ثلاثية الأبعاد مهمة معقدة ولكنها قابلة للتحقيق. ومن خلال تنفيذ مجموعة من استراتيجيات ما قبل الطباعة وأثناء الطباعة وما بعد الطباعة، يمكننا إدارة مستويات الضغط الداخلي بشكل فعال وتحسين جودة وأداء الأجزاء المطبوعة.
إذا كنت مهتما لديناطباعة SLA ثلاثية الأبعاد للأجزاء الطبية,أجزاء نموذج الطباعة ثلاثية الأبعادأوأجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد من النايلون SLS، أو إذا كانت لديك أي أسئلة حول تقليل الضغوط الداخلية في نماذج الفولاذ المقاوم للصدأ المطبوعة بتقنية SLM ثلاثية الأبعاد، فلا تتردد في الاتصال بنا لمناقشة المشتريات. نحن هنا لنقدم لك حلول ودعم طباعة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة.
مراجع
- غو، د.، شين، ي.، ودينغ، ي. (2012). الذوبان الانتقائي بالليزر للمعادن المتوافقة حيوياً من أجل التصنيع السريع للأجزاء الطبية. مراجعات المواد الدولية، 57(3)، 133 - 164.
- كروث، جي بي، ليو، إم سي، وناكاجاوا، ت. (2007). التقدم في التصنيع الإضافي والنماذج الأولية السريعة. سجلات CIRP - تكنولوجيا التصنيع، 56(2)، 525 - 546.
- يادروتسيف، آي.، برتراند، بي.، وسموروف، آي. (2010). تأثير استراتيجية المسح بالليزر على الإجهاد المتبقي في ذوبان الليزر الانتقائي. مجلة تكنولوجيا معالجة المواد، 210(12)، 1695 - 1702.
