Apakah perawatan menghilangkan stres diperlukan setelah pencetakan cetakan?

一, Cara sisa stres terbentuk dan risiko yang ditimbulkannya
1. Beragamnya asal usul stres
Ada tiga tipe dasar variabel yang menyebabkan tegangan sisa selama proses pencetakan cetakan:
Parameter proses yang berbeda: Jika kekuatan laser, kecepatan pemindaian, dan ketebalan lapisan tidak diatur dengan benar, tingkat penyusutan antar lapisan dapat berbeda, yang dapat menyebabkan tegangan geser antar lapisan. Misalnya, saat foto cetak 3D-menyembuhkan keramik, perubahan ketebalan lapisan (50–100 μm) dan paparan sinar UV yang tidak cukup dapat menyebabkan penumpukan tegangan antarlapis, yang dapat menyebabkan perancah zirkonia yang tidak dianil hancur dengan kecepatan hingga 18%.
Keterbatasan sifat material: Saat mencetak dengan peleburan lapisan serbuk logam (PBF), pendinginan yang cepat menyebabkan penghalusan butiran yang tidak merata,{0}}dislokasi kepadatan tinggi di tempat tertentu, dan tekanan mikro. Misalnya, tegangan sisa pada baja cetakan H13 yang tidak diolah dan telah dicetak 3D mungkin mencapai 30% hingga 50% dari kekuatan luluh material.
Melepaskan struktur pendukung dan memoles permukaan adalah contoh tugas-pemrosesan yang mungkin menambah tekanan mekanis tambahan. Misalnya, jika tekanan cetakan tidak dihilangkan-setelah diproses secara mekanis, deformasi quenching dapat meningkat sebesar 40% hingga 60%.
2. Stres bisa berbahaya dalam banyak hal
Jika stres sisa tidak ditangani dengan baik, hal ini akan menimbulkan permasalahan berikut:
Ketidakstabilan dimensi: Ketika tegangan dilepaskan, cetakan melengkung dan berubah bentuk, dengan deviasi akurasi lebih dari ± 80 μm, yang jauh lebih buruk daripada kriteria cetakan kelas medis (± 50 μm).
Penurunan kinerja: Microcracks cenderung terbentuk di lokasi dengan tekanan tinggi, sehingga menurunkan kekuatan lelah dan ketahanan benturan. Misalnya, jika substrat elektronik alumina cetak 3D-tidak dianil, lapisan logam akan terkelupas dengan kecepatan 12% dan resistansi isolasi berubah sebesar ± 15%.
Pembusukan umur: Superposisi tegangan mempercepat penyebaran retakan lelah ketika beban bersifat siklis, memotong umur cetakan sebesar 50% hingga 70%. Misalnya, setelah 100.000 siklus pemuatan, laju perambatan retak pada baja cetakan cetak 3D yang tidak dianil adalah tiga kali lebih cepat dibandingkan dengan bagian yang dianil.
2, Perlunya menghilangkan stres: bukti dari teori ke praktik
1. Landasan teori: Hubungan antara menghilangkan stres dan kinerja yang lebih baik
Operasi termodinamika atau mekanis digunakan dalam pengobatan penghilangan tegangan untuk menggerakkan atom di dalam material, menurunkan kepadatan dislokasi, dan menghilangkan stres. Hal terpenting tentangnya adalah:
Memperbaiki struktur mikro: Proses annealing dapat menutup retakan mikro (panjang<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.
Peningkatan stabilitas dimensi: Deformasi plastis dalam jumlah kecil (biasanya kurang dari 0,5%) yang terjadi saat tegangan dilepaskan dapat menghentikan terjadinya distorsi mendadak saat item digunakan kembali. Misalnya, keakuratan dimensi implan gigi zirkonia telah meningkat dari ± 80 μm menjadi ± 30 μm setelah anil, yang sejalan dengan standar medis ISO 13356.
Meningkatkan kinerja pemesinan berarti menurunkan kekerasan permukaan dan tegangan tarik sisa, serta mengurangi getaran dan keausan pahat selama proses pemotongan. Misalnya, setelah penggerindaan, tegangan baja cetakan dihilangkan-pada suhu 260–315 derajat , yang menurunkan tegangan permukaan sebesar 40% hingga 65% dan menggandakan umur alat.
2. Contoh-dunia nyata: model yang berhasil digunakan dalam bisnis
Sebuah perusahaan medis membuat implan zirkonia cetak 3D-dengan menggunakan teknik "Cetakan pengawetan UV → degreasing → sintering → anil (isolasi 1150 derajat selama 3 jam, pemanasan 5 derajat / jam, pendinginan 5 derajat / jam)" di bidang cetakan keramik. Tingkat retak telah turun dari 18% menjadi 3%, ketahanan lelah meningkat sebesar 25%, dan tingkat kelulusan batch meningkat dari 75% menjadi 96%.
Sebuah perusahaan elektronik membuat substrat elektronik aluminium oksida cetak 3D di bidang cetakan logam dengan cara "sintering diikuti dengan anil (ditahan pada suhu 1300 derajat selama 4 jam, pemanasan pada 10 derajat / jam, dan pendinginan pada 10 derajat / jam)." Tingkat pelepasan lapisan logam turun menjadi 2%, dan variasi resistansi isolasi diturunkan menjadi ± 5%, yang memenuhi standar stabilitas tinggi.
Cetakan dengan struktur yang rumit: Untuk komponen yang tidak teratur, seperti penyangga berpori, prosedur seperti pemanasan bertahap (isolasi 600 derajat selama 1 jam, isolasi 750 derajat selama 2 jam) dan pendinginan gradien (5–10 derajat / jam) digunakan untuk mendapatkan pelepasan tegangan yang merata dan menghentikan keretakan akibat panas berlebih setempat.
3, Memilih metode dan mengoptimalkan parameter adalah bagian dari proses penanganan stres.
1. Metode perlakuan panas: manajemen proses primer yang tepat
Annealing untuk menghilangkan stres: Panaskan cetakan hingga di bawah Ac ₁ (misalnya, 500–650 derajat ) dan simpan di sana selama 2–4 ​​jam. Lalu biarkan hingga dingin secara perlahan. Ia bekerja dengan cetakan baja, cetakan paduan aluminium, dan banyak lagi, dan dapat menghilangkan lebih dari 80% tegangan sisa.
Perawatan waktu: Dorong pelepasan stres alami dengan penuaan alami (penyimpanan suhu kamar) atau penuaan buatan (isolasi 100–200 derajat), yang terbaik untuk cetakan optik yang memerlukan presisi sangat tinggi.
Meningkatkan proses anil: Ubah kurva suhu berdasarkan kualitas material. Misalnya, suhu proses anil untuk cetakan zirkonia harus dijaga antara 1100 dan 1200 derajat (lebih rendah dari suhu sintering 300-400 derajat ). Laju pemanasan harus 5-10 derajat/jam (untuk bagian berdinding tipis, harus diturunkan menjadi 3 derajat/jam), dan waktu insulasi harus 2-3 jam.
Penuaan melalui getaran: Cocok untuk cetakan besar atau situasi di mana pemanasan tidak memungkinkan karena menggunakan getaran mekanis (15–100Hz) untuk menghilangkan tekanan internal material. Misalnya, sebuah perusahaan yang membuat cetakan mobil memotong deformasi cetakan sebesar 60% setelah menggunakan terapi penuaan getaran.
Perawatan dengan shot peening: Membenturkan permukaan dengan-partikel logam berkecepatan tinggi akan menciptakan lapisan tegangan tekan (kedalaman 0,1–0,5 mm) yang membuatnya bertahan lebih lama. Cocok untuk cetakan yang tekanannya terkonsentrasi pada permukaannya, termasuk cetakan-cetakan cetakan dan cetakan tempa.
3. Proses Komposit: Meningkatkan Efisiensi dengan Bekerja Sama dengan Berbagai Rencana Teknologi
Perlakuan panas dan perlakuan mekanis: Pertama, gunakan anil untuk menghilangkan semua tekanan, lalu gunakan shot peening untuk membuat permukaan lebih kuat. Misalnya, sebuah perusahaan cetakan penerbangan menggunakan prosedur "anil (isolasi 650 derajat selama 2 jam) + peledakan tembakan (partikel Al2O3, tekanan 0,3MPa)," yang membuat cetakan bertahan tiga kali lebih lama.
Teknologi Anil Cerdas: Sistem AI menyesuaikan kurva suhu secara real time untuk mengatasi masalah anil yang tidak merata pada cetakan struktural yang rumit. Misalnya, tim peneliti tertentu menghasilkan metode anil cerdas yang dapat meningkatkan tingkat pengurangan stres pada bagian yang tidak beraturan dari 70% menjadi 92%.