Mengapa pasca-pemrosesan menentukan kualitas akhir komponen cetakan 3D logam?

1. Memperbaiki cacat metalurgi: dari "longgar dan berpori" menjadi "padat dan tanpa cacat"
Pencetakan 3D logam memiliki kelemahan intrinsik pada tingkat kecil karena cepat meleleh dan mengeras.

Masalah porositas: Pada proses SLM (Selective Laser Melting), mikropori dapat terbentuk di dalam bagian jika serbuk tidak menyatu sepenuhnya atau ada gas yang terperangkap. Hal ini dapat terjadi bila porositasnya antara 0,5% dan 1%. Pori-pori ini akan menjadi tempat pertama terjadinya retakan lelah, yang akan membuat bagian-bagian tersebut lebih mudah pecah. Misalnya, umur patah rata-rata bilah turbin mesin pesawat tertentu hanya 13 jam pada suhu 650 derajat dan 690 MPa jika tidak-perawatan pasca. Namun, setelah perlakuan pengepresan isostatik panas (HIP), umur patah meningkat menjadi 131 jam, yang memenuhi persyaratan desain.
Mengontrol tegangan sisa: Pendinginan bahan yang tidak merata selama pencetakan dapat menyebabkan tegangan sisa menumpuk di dalam bagian, yang dapat menyebabkan bahan tertekuk, pecah, atau tidak dapat menyatu secara seragam. Sebagai contoh, tegangan sisa pada paduan titanium Ti6Al4V mungkin lebih tinggi daripada kekuatan luluh di sudutnya. Jika tidak dianil, fenomena "ledakan tepi" kemungkinan besar akan terjadi selama pemesinan berikutnya; anil pada 800-900 derajat secara signifikan meningkatkan stabilitas pemrosesan.
Langkah-langkah penting dalam-pemrosesan pasca:

Pengepresan isostatik panas (HIP): Ketika bahan dipanaskan hingga suhu sangat tinggi (biasanya antara 900 dan 1200 derajat ) dan tekanan sangat tinggi (100 dan 200 MPa), lubang internal bahan akan menutup, sehingga kepadatan bahan hampir dua kali lipat.
Annealing untuk menghilangkan stres: Ketegangan sisa dihilangkan untuk membuat dimensi lebih stabil dengan memanaskan dan mendinginkan siklus penahan secara perlahan. Misalnya, setelah dipanaskan hingga 300 derajat, tegangan sisa pada bagian paduan aluminium AlSi10Mg terpotong sebesar 80%, dan deformasi dijaga dalam 0,1 mm.
2. Meningkatkan Kinerja: Dari "Anisotropi" ke "Keseimbangan Omnidirection"
Kualitas penumpukan interlayer pencetakan 3D logam menyebabkan sifat mekaniknya berbeda dalam arah yang berbeda (anisotropi). Pasca-pemrosesan dapat menyeimbangkan kinerja dengan mengontrol jaringan:

Penghalusan butiran: Fleksibilitas dan ketangguhan bahan dapat diturunkan oleh kristal kolumnar kasar yang terbentuk saat bahan mendingin dengan cepat setelah pencetakan. Pemurnian butiran dan pengendapan fase penguatan dapat dipercepat dengan perlakuan larutan (seperti perlakuan larutan 1080 derajat pada paduan suhu tinggi Inconel 718) dan perlakuan penuaan (penuaan pada suhu 550 derajat selama 8 jam). Hal ini dapat meningkatkan kekuatan tarik hingga lebih dari 1300 MPa.
Peningkatan kekerasan: Proses pendinginan dengan cepat mendinginkan material, menciptakan struktur martensit yang membuat permukaan menjadi lebih keras. Setelah pendinginan pada suhu 1050 derajat, kekerasan komponen baja tahan karat 316L berubah dari 180HV menjadi 350HV, dan komponen tersebut tiga kali lebih tahan terhadap keausan.
Langkah-langkah penting dalam-pemrosesan pasca:

Paket perlakuan panas: Metode "anil+solusi+penuaan" khusus untuk setiap bahan, seperti "800 derajat anil+550 derajat penuaan" untuk Ti6Al4V, yang dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan secara bersamaan.
Dengan memanaskan permukaan komponen secara kimia, seperti nitridasi dan karburasi, lapisan keras dihasilkan yang membuatnya lebih tahan terhadap keausan. Setelah perawatan nitridasi, kekerasan permukaan suku cadang roda gigi dapat melebihi 600HV, dan suku cadang tersebut dapat bertahan lima kali lebih lama.
3, Mengontrol keakuratan dimensi: dari "cetakan ekstensif" hingga "perakitan presisi"
Sebagian besar produk cetakan 3D logam pada awalnya memiliki akurasi dimensi ± 0,1 mm, sehingga sulit memenuhi kebutuhan perakitan presisi. Namun, pemesinan dapat membuat-pemrosesan pasca menjadi akurat hingga mikrometer.

Memperbaiki dimensi kritis: Pemesinan CNC harus digunakan untuk mengatur toleransi pada posisi yang mencakup penyegelan, penyambungan, dan pemindahan pasangan. Misalnya, permukaan perkawinan bagian badan katup hidrolik perlu dikerjakan pada lima sumbu untuk meningkatkan presisi dimensi dari ± 0,05 mm menjadi ± 0,01 mm.
Melepas struktur pendukung: Struktur pendukung yang ditambahkan selama pencetakan akan meninggalkan bekas tertentu yang perlu dihapus secara hati-hati dengan pemesinan elektrolitik atau pemotongan laser agar struktur utama tidak rusak.
Cara penting untuk memproses setelahnya:

Pemesinan presisi: menggunakan{0}}penggerindaan ultra-presisi, pemesinan pelepasan listrik (EDM), dan metode lain untuk mendapatkan tingkat akurasi IT5 hingga IT7.
Menemukan dan memperbaiki berbagai hal secara online: Mesin pengukuran koordinat (CMM) memberikan data-waktu nyata mengenai perbedaan dimensi sehingga parameter pemrosesan dapat diubah dan produksi batch dapat konsisten.
4. Kualitas permukaan yang lebih baik: dari "lapisan kasar" hingga "kehalusan seperti cermin"
Kekasaran permukaan (Ra) pencetakan 3D logam biasanya antara 8 dan 12 μm, yang jauh lebih tinggi daripada pemesinan tradisional sebesar 0,8 hingga 3,2 μm. Pasca-pemrosesan dapat membuat permukaan menjadi halus menggunakan metode fisik dan kimia:

Didorong oleh persyaratan fungsional: Di sektor alat kesehatan, kekasaran permukaan harus dijaga di bawah Ra<0.8 μ m to keep germs from sticking; in the field of optics, surface roughness must be below Ra<0.1 μ m to meet the need for transmittance.
Perlindungan korosi: Permukaan yang kasar dapat membuat zat korosif lebih cepat masuk, sehingga perlu dipoles atau dilapisi listrik untuk membuat lapisan pelindung yang tebal. Misalnya, setelah pemolesan elektrolitik, komponen teknik maritim kini dapat menahan korosi semprotan garam selama 500 jam, bukan hanya 24 jam.
Metode pemrosesan-pasca penting:

Pemolesan mekanis: Nilai Ra diturunkan hingga kurang dari 0,4 μm dengan menerapkan metode seperti penggilingan sabuk pasir dan pemolesan reologi magneto.
Pelapisan kimia atau pelapisan listrik menambahkan lapisan logam seperti nikel dan kromium pada permukaan benda agar terlihat lebih baik dan melindunginya dari karat. Misalnya, setelah pelapisan nikel kimia, kilau perhiasan mobil tertentu menjadi lebih dari 90%.