Dari Pengisaran Hingga Penamat: Penyelesaian Pasca Rawatan Untuk Pembuatan Bahan Tambahan

Bahagian logam yang dicetak 3D mempunyai beban kerja pasca penamat yang rendah dan pengisaran berpotensi menjadi penyelesaian yang berkesan untuk toleransi akhir.

Penggunaan pembuatan add-on yang meluas di pasaran aeroangkasa dan perubatan telah menyebabkan peningkatan permintaan pada permukaan komponen penggalak siap untuk memenuhi permintaan aplikasi penggunaan akhir. Proses pembuatan tambahan menghasilkan komponen yang hampir dengan bentuk akhir, dengan ketara mengurangkan keperluan penamat akhir. Melalui pembuatan penambahan bahan, kadar sisa bahan dapat dikurangkan untuk mempermudah keseluruhan proses pembuatan, tetapi ini juga bermaksud bahawa proses penamat berikutnya memerlukan teknik pemprosesan dan konsistensi yang lebih ketat. Oleh itu, adalah penting untuk memastikan konsistensi dalam rawatan pasca untuk memenuhi toleransi komponen dan keperluan kualiti permukaan. Pengisaran boleh menjadi pilihan lain yang berkesan untuk pembuatan penambah dalam aplikasi di mana toleransi dan permukaan lebih menuntut. Pengisaran menghasilkan kualiti dan integriti permukaan yang lebih baik daripada proses penyingkiran bahan konvensional yang lain. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai penamat pembuatan tambahan, terutamanya apabila digunakan pada komponen aloi suhu tinggi berasaskan nikel dalam industri aeroangkasa, Norton. Jurutera Saint-Gobain telah menyempurnakan sampel Inconel 718 yang diperbuat daripada alat tambah. Kajian ini memfokuskan pada tiga soalan: Berapakah jumlah / jumlah minimum bahan yang perlu dipakai dari komponen yang dibuat dari penambah? Kemasan permukaan apa yang dapat dicapai dengan mengisar komponen yang diperbuat daripada penggalak menggunakan roda pengisaran generasi terkini? Ketiga, apakah kesan pengisaran halus pada tekanan sisa permukaan (jika ada) komponen pembuatan tetulang?

Sampel AM IN718 yang dihasilkan menggunakan proses Direct Metal Laser Sintering (DMLS) disediakan oleh Stratasys Direct Manufacturing. Rajah 1 menunjukkan sampel ujian untuk pembuatan alat tambah. Setelah penambahan dibuat, sampel diletupkan dengan media dan tekanan dihilangkan. Ini diikuti oleh isostasi termal, rawatan larut padat / penyalaan dan pengerasan pemendakan. Kekerasan sampel ialah 40 HRC. Kemudian gunakan Norton. Magele MFP-125.50.65 Pusat Teknologi Penggilingan Saint-Gobain Higgins secara berselang-seli mengisar sampel dari roda pengisar Norton NQX60E24VTX2 pada mesin penggiling.

Pertama, meningkatkan kedalaman pemotongan secara beransur-ansur, mengisar beberapa kawasan, menentukan jumlah minimum bahan yang akan dikeluarkan, permukaan rawatan pembuatan tambahan. Pengisaran kemudian dilakukan pada kedalaman pemotongan yang ditentukan, dan kemudian permukaannya diperiksa untuk mengetahui kerosakan. Gambar 4 menunjukkan gambar sampel setelah komponen dibersihkan semasa eksperimen. Menurut hasil eksperimen, untuk menghilangkan semua desakan geometri dan kecacatan permukaan yang timbul dari proses pembuatan tambahan, bahan dari pemasangan perlu dikeluarkan dari kira-kira 0,30 hingga 0,45 mm.

Ujian ini menggunakan panjang pengisaran 50.8mm, diameter roda pengisaran 462mm dan kelajuan kerja 23m / s. Sebanyak lima kadar penyingkiran bahan (MRR) diuji dalam kisaran 0.1mm3 / saat / mm hingga 3.9mm3 / saat / mm. Atur kadar penyingkiran bahan dengan mengubah kelajuan hasil (mm / min) atau kedalaman pemotongan (mm). Kadar penyingkiran bahan berganda diuji untuk menilai kesan kadar penyingkiran bahan rendah dan sederhana pada kemasan permukaan dan keupayaan pengisaran. Walaupun aloi berasaskan nikel (mis. Inconel 718) dapat digiling dengan pelelas kejuruteraan moden pada kadar penyingkiran yang tinggi, kajian ini memilih kadar penyingkiran bahan yang lebih rendah berdasarkan kadar penamat standard semasa untuk menyelesaikan bahagian kerja standard Inconel di industri. Sekiranya pengilangan bahagian kerja standard (bukan penambah pembuatan), hasil yang diharapkan adalah apabila kadar penyingkiran bahan meningkat dan daya pengisaran meningkat, kemasan permukaan (Ra) bahagian kerja pengisaran akan meningkat atau permukaan akan menjadi lebih kasar.

Sebelum dan sesudah pengisaran, permukaan permukaan bahagian kerja diukur menggunakan Federal Contact Profiler System 5000, yang merangkumi beberapa kedudukan dan dua arah pada bahagian kerja. Selain itu, pengukuran permukaan pengukur profil tanpa sentuh dilakukan di beberapa lokasi.

Sebelum mengisar, permukaan permukaan bahan yang diperbuat daripada penambah dinilai dan didapati terdapat perbezaan yang besar dalam kemasan dalam arah pengukuran yang berbeza. Purata kemasan adalah 3.3 mikron Ra ketika diukur secara menegak dan 2.1? MRa apabila diukur secara mendatar. Perbezaan ketara ini tidak berlaku semasa mengukur bahan Inconel 718 keadaan cor standard. Perbezaan ini nampaknya berkaitan dengan kaedah pembuatan 3D, tetapi penyebab sebenarnya belum diketahui.

Kaedah konvensional untuk mengukur kemasan permukaan setelah mengisar menggunakan profiler hubungan hendaklah berserenjang dengan garis pengisaran, bukannya selari dengan garis penggiling. Dalam kajian ini, kemasan permukaan diukur dalam dua arah selari dengan garis pengisaran dan tegak lurus dengan garis pengisaran. Hasil pengukuran selepas pengisaran kemudian dibandingkan dengan ukuran membujur dan lateral sebelum mengisar.

Maksudnya ialah ketika mengukur permukaan setelah mengisar ke arah tegak lurus dengan garis penggiling, jarum melintasi puncak dan palung garis penggiling. Semasa mengukur dalam arah selari, jarum bergerak selari dengan garis pengisar dan tidak pernah melintasi puncak dan lembah. Oleh itu, tidak menghairankan, dalam kajian ini, permukaan kasar (kasar) yang diukur secara menegak jauh lebih tinggi daripada yang diukur secara selari.

Setelah menilai permukaan permukaan bahan yang dihasilkan oleh bahan sebelum dan selepas pengisaran, didapati bahawa terdapat perbezaan ketara dalam kemasan dalam arah pengukuran yang berbeza. Dalam kajian ini, pengukuran permukaan selesai dilakukan selari dengan garis penggilingan dan tegak lurus ke garis penggilingan, dan hasilnya memang jauh berbeza. Apabila diukur dalam arah selari, permukaan rata-rata selesai sebelum pengisaran adalah 3.3? MRa dan 0.21? Ma setelah pengisaran. Semasa mengukur secara menegak, rata-rata kemasan permukaan ialah 2.1? MRa sebelum mengisar dan 0.5? MRa setelah mengisar.

Sebagai tambahan, Sampel penambahan dianalisis menggunakan profiler permukaan Theanovea 3D dan teknologi kromatrik cahaya putih untuk memvisualisasikan ciri permukaan. Dalam ujian ini, setelah menerima sampel pembuatan tambahan, peledakan medium dibuat dengan medium kaca, menghilangkan bahagian permukaan yang dibangkitkan. Garisan yang dapat dilihat di permukaan selepas mengisar adalah garis yang ditinggalkan oleh operasi pengisaran. Roda pengisar atau produk penggilap lain, seperti pita pengisaran kejuruteraan, dapat digunakan untuk mengurangkan garis permukaan dan membuat permukaan yang sangat halus, dengan syarat ini penting untuk prestasi dan kualiti komponen.

Untuk lebih memahami kesan pengisaran pada integriti permukaan keseluruhan sampel am IN718, pengukuran tegasan permukaan permukaan dilakukan setelah menerima dan mengisar sampel menggunakan alat difraksi mikro Bruker-AXS D8 Discover. Membandingkan pengukuran 6 kedudukan yang berbeza dari sampel yang sama di kedua-dua keadaan, didapati bahawa tegangan sisa permukaan berhampiran adalah negatif / terdapat mampatan dalam kedua-dua keadaan. Keadaan ini berlaku terutamanya pada komponen selepas pengisaran halus, dan tegangan sisa permukaan dekatnya boleh dimampatkan, yang dapat melambatkan penyebaran retakan permukaan dan meningkatkan kehidupan keletihan.

Sepanjang tempoh kajian, daya pengisaran diukur mengikut kadar penyingkiran 5 bahan. Apabila kadar penyingkiran bahan meningkat, begitu juga daya pengisaran. Tingkah laku ini wujud dalam kebanyakan operasi penggilingan. Pada kadar minimum 0.1mm3 / saat / mm, daya puncak semasa pengisaran adalah 1.4kW. Pada kadar penyingkiran bahan maksimum 3.9mm3 / saat / mm, daya pengisaran adalah 10.8kW.

Hasil kajian ini menunjukkan bahawa penggilingan halus dari aloi berasaskan nikel yang diperbuat daripada penambah (contohnya Inconel 718) dapat mengurangkan kekasaran permukaan hampir 94% (selari dengan garis penggilingan) atau 34% (tegak lurus ke garis penggilingan). Atas permintaan, permukaan yang sangat halus dapat diperoleh dengan menggunakan roda penggiling atau produk penggilap lain dengan butiran kasar yang lebih halus, seperti pita pengisaran teknik. Di samping itu, hasilnya menunjukkan bahawa untuk meningkatkan kehalusan permukaan, bahan 0,30 hingga 0,45 mm perlu dikeluarkan dari komponen dan semua desakan geometri yang berkaitan dengan proses pembuatan 3D dikeluarkan. Kadar penyingkiran minimum adalah maklumat utama bagi pengeluar bahan kerana mereka berusaha untuk memaksimumkan bentuk jaring komponen pembuatan bahan dengan cara yang paling menjimatkan. Di samping itu, data tegangan sisa menunjukkan bahawa tegangan permukaan selepas pengisaran boleh dimampatkan dan boleh melambatkan pengembangan retakan permukaan, sehingga memanjangkan jangka hayat keletihan komponen yang dihasilkan.