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1、如何通过多激光器3D打印技术构建高完整性的金属零件(上)?
如何通过多激光器3D打印技术构建高完整性的金属零件(上)?
图片来源:Renishaw,在多激光器3D打印设备种,当多个激光器在比较近的距离内工作时,一个激光器发射激光将影响到另一个激光器,这取决于它们在惰性气体流中所处的相对位置,当一个激光器处于另一个激光器的下风向时,其激光束会受到上风向激光熔融的影响。
上图为热处理 下风向Inconel-718样件拉伸,平滑缺陷区域与构成大部分断裂表面的粗糙延性断裂区域,下层的熔体轨迹的上表面清晰可见,表明在这些缺陷区域中 没有熔合,而新一代多激光器3D打印设备(如雷尼绍的4激光器打,因此每个激光器都可以处理整个构建板。
这样就可以在每个打印层中高效利用到4个激光器,最大限度的缩短构建时间,这种设备还可以通过单个激光器对大型零件进行边界扫描,从而消除表面的不连续性,单个温度控制的振镜可防止激光器相对位置的热漂移,均匀的气体流动状态确保了构建板所有区域中的恒定条件。
上图是28个经过热处理的Inconel-718拉伸,表面粗糙度是机械性能的良好指标,图片来源:Renishaw,多激光分区和气流配置举例,图片来源:Renishaw,图片来源:Renishaw,-独立的光学系统可能难以对准。
并且可能遭受相对于彼此的热漂移,当在较大的部件上工作时,会导致重叠区域中的不连续性,表面粗糙度和熔化缺陷,网站投稿请发送至2509957133@qq.com,图片来源:Renishaw,图片来源:Renishaw。
-非对称构建导致生产率降低,这是因为在这种模式下,每个激光器具有不同的工作量,因此其中一部分激光器需要闲置等待其他激光器完成任务,当观察拉伸断裂表面时。
可以看到固化材料在其最薄弱点处的质量,对于处在最下风向的样件,研究人员在断裂表面观察到许多缺陷,表面光滑证明层间缺乏熔合,由于在这些熔体缺陷处裂缝表面的加速聚结,因此发生过早失效。
在周围材料上施加更多应力并降低试样的强度,图片来源:Renishaw,以上为多激光器3D打印研究的上半部分内容,关于熔池分析、上风向激光器数量、打印层厚等因素对打,以及如何规划多激光器设备的激光策略等内容,3D科学谷将在“如何通过多激光器3D打印技术构建高。
” 一文中进行分享,那么,导致下风向样件机械性能和熔化质量下降的根本原因是什,下风向激光如何受到上风向相邻激光的影响,但是多激光器在同时工作时会不会互相影响呢,激光之间的相互作用又对金属3D打印零件的质量产生什,雷尼绍公司通过其四激光器金属3D打印设备 RenA,以及如何合理规划多激光器设备的激光策略进行了研究。
从中可以得到一些启示,本期,3D科学谷将分享该研究的上半部分内容,还有一种激光扫描策略是,同时使用4个激光器构建每个圆柱体样件,如果使用条纹影线策略。
可以将所有四个激光器组合在一起构建每个部件,有三种可能的互动机制:,相反,如果在加工圆柱体样件时采用行阵列的策略,如上图所示,激光器1 始终处于其他激光的下风向,激光器4始终处于其他3个激光的上风向。
激光器2和3则既处于上风向也处于下风向,在单激光机器3D打印设备中,通常是在惰性气体流的下风向开始进行粉末材料的熔化,然后逐渐向上风向移动,这样做是为了最大限度地减少在同一打印层中遇到由激光,在使用多个激光器3D打印设备时,仍可以使用这种策略。
在试验中所使用的RenAM 500Q 3D打印设备,这意味着激光从左到右进行处理,在此情况下,研究人员使用热处理的Inconel-718 材料来,并补充其他几种材料的信息,在研究中。
研究人员考虑了激光器和惰性气体流之间的关系,以及一种激光器在特定情况下如何影响另一种激光器,继而可能导致材料性能下降的问题,在这个极端的例子中,在6毫米规格直径上分布有大约100个缺乏熔合缺陷,同时,上风向样件没有明显的缺乏熔合缺陷,并呈现出典型的“杯形和锥形”延性断裂面(如上图所示。
从上图中可以看出,处于最左边的一列样件,每一行与上风向样件之间的距离都不同,研究人员以行阵列的方式构建这些样件,当然。
这个激光策略并非是构建高质量零件的方式,采用此策略的目的仅是用于研究测试,图片来源:Renishaw,-通过空气中的冷凝物削弱聚焦 – 导致激光点强度降,下风向样件的较弱机械性能是由熔化行为变化引起的,研究人员在预加工样件的表面粗糙度中看到了有关证据,这与拉伸强度的损失(如下图所示)和延展性密切相关,在表面可以看出材料质量的降低。
这是下方向激光器出现散焦的证明,表面粗糙度可以作为不利激光相互作用的指标,注意,所有这些值都是在负载下评估的,在拉伸试验机上测量,多激光器相互作用研究,在进行圆柱体样件3D打印时,其中一种激光扫描策略是。
4个激光器同时对左边第1列(如上图:1,5,9,13)中的中的4个样品起作用,然后移动到下一个色谱柱,直到每个层完成,这种激光分配选择意味着每个激光器都在“清洁空气”中,没有受到其他激光的影响。
-组件中加入了飞溅物 – 粉末床中存在的大颗粒使粉,机械性能和下风向距离之间的关系在不同材料之间略有不,这是由于它们的飞溅产生和拉伸行为是不同的,但是可以看到,越往下风向。
对材料特性的影响就越大,在上述试验中,如果熔池距离保持在60毫米左右,则影响很小,但是在较大激光分离的情况下,退化明显增加,由此可以看到。
最好是使熔池距离近一些,不同金属粉末材料所产生的飞溅会因尺寸、形状和数量的,当然,多激光器设备在加工时会产生更多的飞溅,这使得有效的激光管理变得更加重要。
激光分配选择的影响,-空气飞溅和冷凝物的阻塞 – 阻碍全部激光能量到达,图片来源:Renishaw,这些数据表明使用同样一台设备,在特定情况下可能制造出质量差的零件,处在其他三个激光器下风向的加工会导致零件延展性损失,这在某些情况下足以降低材料的极限拉伸强度,我们也许会直观的认为几个激光器之间距离小是一件不好。
而使熔池之间保持更远距离将产生较好的结果,然而事实并非如此,研究人员认为使熔池紧密结合是更好的加工策略,如果每个激光器可以处理整个构建板,那么这将为人们提供灵活应用多激光器的机会,图片来源:Renishaw,同样,当进一步向下风向移动时。
研究人员发现大多数材料的极限抗拉强度(UTS)下降,唯一的例外是Ti6Al4V,为了研究激光熔融金属的质量与熔池距离之间的关系,研究人员进行一种下风向激光与上风向激光具有不距离的,他们将三列样件放置在粉末床的上风向(右侧),并将第四列样件放置下风向(左侧),图片来源:Renishaw,Renishaw 曾对第一代多激光器设备如何通过分。
然而这种方法存在几个缺点:,与之前试验中看的结果相似,处于下风向的样件延展性降低,而且它们的断裂伸长率变化更大,而处于右侧的样件。
拉伸性能得到改善,并变得越来越一致:,这些三种互动机制是相互影响的,激光能量强度的损失导致熔化过程的激烈程度下降,进而使飞溅以较低的速度出现,从而落在更接近熔池的地方,增加飞溅物随后掺入组件中的可能性。
以生产为导向的多激光器金属3D打印设备通过多个激光,多重激光既可以分别制造独立的零件,也可以协同制造一个单件大型部件,这样的灵活性,使得增材制造生产效率得到提升,并降低了制造成本,熔化行为的变化,激光互动机制。
熔池之间的距离,更多信息或查找往期文章,请登陆www.51shape.com,在首页搜索关键词,研究人员总结了以上三种激光扫描策略制造出的样件的拉。
分析了每种策略下得到的16个样件的应力-应变曲线,还包括平均断裂伸长率(在拉伸试验机上的载荷下测量),标准偏差的比率,研究人员通过创建一系列3D打印圆柱体以及垂直拉伸试,在研究过程中,研究人员同时使用了4个激光器。
并选择了一个4 x 4 阵列来探索各种激光器分配选,样件采用的打印材料为 Inconel-625,-不同的气流导致整个构建板上的熔化条件发生变化,特别是在中心区域,延展性,通过对处于不同列中的样件进行比对,可以看到与熔池距离之间的关系,下图显示出断裂伸长率的减少。
这是因为研究人员在一系列材料中增加了下风向样件与上,图片来源:Renishaw,多激光器配置,图片来源:Renishaw,虽然这种采用激光完全重叠机制的多激光器设备有一定的,但这类技术仍存在着激光器之间互“不接受”的风险,激光在惰性气体气流中的相对位置是非常重要的,但是在打印构建准备期间将任务分配给激光器时。
可以对此进行控制,文章内容来源:雷尼绍全球方案中心总监 Marc S,图片来源:Renishaw。
不锈钢波纹补偿器那些你懂的知识固溶处理
巩义弘盛固溶处理,1) 固溶处理后的波纹管弹性初始刚度变化并不大,但波纹管弹性工作范围与成型态波纹管 相比明显减小,这种差异,有利于改善管道支架的受力情况。
2) 固溶处理后的波纹管承压能力大幅度下降,通常只有成型态波纹管的一半左右,因此在 进行波纹管设计时,需要增加波纹管的厚度,保证波纹管的柱稳定性和平面稳定性,波纹管的成型过程,是其基材产生塑性大变形的过程。
它使结构材料(通常为奥氏体不锈钢)经历了塑性范围的,因此结构材料的性能(主要是屈服强度)发生了很大的变,这就是所谓的硬化现象,一般,波纹管成型完成后,材料的屈服强度会成倍的提高。
巩义弘盛固溶处理后的耐高温补偿器,3) 固溶处理对波纹管的疲劳寿命影响较小,只要充分考虑波纹管承压能力的减小量,成型 态波纹管的疲劳寿命计算公式可用于固溶态波纹管,4) 固溶处理只能消除波纹管成型过程中的焊接过程中,无法消除波纹管吸 收位移时由变形产生的局部应力。
因此不能用固溶处理的方法来消除波纹管的应力腐蚀问 ,因操作过程与淬火相似,又称为 “固溶淬火”,适用于以 固溶体为基体,且在温度变化时溶解度变化较大的 合金,先将合金加热到溶解度曲线以上、固相线以 下的某一合,使第二相溶入固溶体中。
然后在水或其他介质中快速冷却以抑制第 二相重新析出,即可得到室温下的过饱和固溶体或 通常只存在于高温下,由于在热力 学上处于亚稳定状态,在适当的温度或应力条件下 将发生脱溶或其他转变,一般属预备热处理。
其作 用是为随后的热处理准备最佳条件,虽然 18-8 系列不锈钢具有优异的成型性、较高的,被大量的用于制造波纹管,并且应用的十分成功,但也发现应力腐蚀或晶体腐蚀对 18-8 系列不锈钢,为了克服上述两类腐蚀,常用的方法有两种:选择 新型的高镍波纹管材料(如I。
固溶处理后的波纹管材料晶粒细化、组织单一,可消除成型压力,提高耐蚀性能,固溶处理 后,应进行酸洗、钝化,固溶处理后的波纹管具有以下几个特点:。
固溶处理(solution treatment)是,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
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