,但由于受到下方固體結(jié)構(gòu)的限制,其收縮會導(dǎo)致層與層之間形成剪切力
。
圖 : 激光在固體基體的頂部熔化合金形成新的焊道(左)。激光沿著掃描矢量移動并熔化粉末狀,隨后通過將熱量傳遞至下方的固體合金,熔化后的粉末狀開始冷卻。凝固后,冷卻合金收縮,該合金層與下一層之間就會形成剪切力(右)。來源雷尼紹
殘留應(yīng)力具備破壞性。當(dāng)他們在一個研磨層頂部增加另一個研磨層時,應(yīng)力隨之形成并累積,這可能將導(dǎo)致配件變形,其邊緣卷起,之后可能將會脫離支撐:
來源雷尼紹
來源雷尼紹
那些效應(yīng)在具備較大橫截面的配件中最為明顯,因?yàn)榇祟惻浼3>邆漭^長的焊道,而且剪切力作用的距離更長。
--盡可能將減小殘留應(yīng)力
解決這一問題的手段之一是改變他們的掃描策略,選擇一個最適合配件幾何花紋的方法。當(dāng)他們用激光軌跡填充配件中心時,通常會來回移動激光,這一過程稱之為“掃描”。他們所選擇的模式會影響掃描矢量的長度,因此也會影響可能將在配件上積累的應(yīng)力水平。采用縮短掃描矢量的策略,則會相應(yīng)減少產(chǎn)生的殘留應(yīng)力:
迂回掃描模式
-順利完成每層掃描后旋轉(zhuǎn)67°
-研磨效率較高
-殘留應(yīng)力逐漸增加
-適合小、薄特點(diǎn)
條紋掃描模式
-殘留應(yīng)力均勻分布
-適合大型配件
-研磨效率高于棋盤掃描模式
棋盤掃描模式
-每層分成若干個5×5 mm的島狀區(qū)域
順利完成每層掃描后將整體模式和每個島狀區(qū)域旋轉(zhuǎn)67°
殘留應(yīng)力均勻分布
適合大型配件
他們也可以在從一個研磨層移至下一個研磨層時旋轉(zhuǎn)掃描矢量的方向,這樣一來,應(yīng)力就不會全部在同一平面上集中。每層之間通常旋轉(zhuǎn)67度,以確保在研磨完許多層后掃描方向才會完全重復(fù)。
加熱研磨托盤也是用于減少殘留應(yīng)力的一種方法,而序后熱處理也可減少累積的應(yīng)力。
—“ 殘留應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計建議”—
- 盡可能將通過結(jié)構(gòu)設(shè)計消除殘留應(yīng)力
- 避免大面積不間斷熔化
- 注意橫截面的變化
- 混合研磨將較厚的底板整合到involves鍛造配件中
- 在應(yīng)力可能將較高的位置采用較厚的研磨托盤
- 選擇一種合適的掃描策略
在任何人疊層鍛造工藝中,研磨方向始終限定在Z軸 — 即垂直于研磨托盤。請注意,研磨方向并非始終都是通用方向。應(yīng)當(dāng)選擇合適的方向,以便采用最少的支撐材料或不采用支撐材料來生產(chǎn)最穩(wěn)定的研磨件
。
--懸伸部份和熔化過程
在粉末狀床研磨工藝中,由于花紋是一層層構(gòu)筑起來的,因此層與層之間的關(guān)聯(lián)形式十分重要
。當(dāng)每一層熔化時,它需要下面的一層來提供更多物理支撐和散熱路徑
。
如果配件具備懸伸部份,那么熔池下方區(qū)域最少有一部份會是未熔粉末狀。那些粉末狀的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固體合金
,因此來自熔池的熱量會保留更長時間
,導(dǎo)致周圍更多粉末狀燒結(jié)。結(jié)果可能將是
,多余材料附著在懸伸區(qū)域的底面
,這意味著懸伸結(jié)構(gòu)可能將呈現(xiàn)出畸形和粗糙的表面。
圖:在固體合金上方熔化粉末狀能快速冷卻(左)。當(dāng)粉末狀熔化過程發(fā)生在懸伸區(qū)域時
,由于其下方是未熔粉末狀,因此需要更長時間冷卻
,而多余的材料可能將會附著在配件的底面
。
來源雷尼紹--擺放方向選擇
一般來說,與研磨托盤形成的角度小于45度的懸伸結(jié)構(gòu)需要支撐。
懸伸表面被稱為下表層。它們通常會呈現(xiàn)出比垂直壁面和朝上表面更粗糙的表面。此種效果是熔池冷卻速度減慢導(dǎo)致懸伸結(jié)構(gòu)下方的粉末狀局部燒結(jié)所致。
通常能在多個方向上順利完成一個配件的研磨。他們應(yīng)選擇可實(shí)現(xiàn)最理想的配件自身支撐的擺放方向,以便盡可能將降低研磨生產(chǎn)成本并減少后期處理組織工作。
圖:一個配件通?div id="d48novz" class="flower left">
?裳囟鄠€方向順利完成研磨,擺放方向的選擇將大大影響支撐材料用量以及所需的后處理組織工作量
。從左起:
- 大懸臂,需要大量的支撐材料(顯示為藍(lán)色)
- 傾斜45度 — 除了一個局部最低點(diǎn)外,大部份采用配件自身支撐(詳情請參見下文)。下表層和上表層將呈現(xiàn)出不同的表面粗糙度
- 倒置,底面采用短支撐 — 研磨時間縮短,但后期需要對支撐面進(jìn)行精研磨
緊密附著在粉末狀床上,留出適合電火花 (EDM) 移除的毛坯余量 — 殘留應(yīng)力可能將是個問題
- 與前一種形式相似,但附著區(qū)域較少
,減少了應(yīng)力累積 — 從鍛造角度來看,這可能將是最高效率的結(jié)構(gòu)設(shè)計
- 最后一種方法(未顯示)是將配件平放在托盤上。這可以降低研磨高度
,但也會限制可在研磨托盤上擺放的配件數(shù)量,并且容易形成更大的殘留應(yīng)力
。(來源雷尼紹)
最好是在配件結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的前期便采用研磨文件處理軟件評估各個擺放方向,以確定最有效的形式。一旦做好決定
,便可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計
。
--局部最低點(diǎn)
局部最低點(diǎn)是配件上未與下方粉末狀熔化層連接的任何人區(qū)域。那些區(qū)域在研磨過程中需要添加支撐來固定。如果在下方?jīng)]有支撐結(jié)構(gòu)的情況下開始研磨
,當(dāng)刮刀處理下一層時可能將會造成第一個研磨層發(fā)生位移,導(dǎo)致研磨失敗
。
來源雷尼紹
局部最低點(diǎn)可能將會十分明顯,如上例所示。它們也可能將出現(xiàn)在與配件邊緣相交的橫孔和斜孔的頂部(如下例所示)
。
特點(diǎn)擺放方向
如前所述,下表層的表面光潔度一般較差。如果他們要生產(chǎn)具備最佳精度的細(xì)節(jié)特點(diǎn)
,那么最好將那些特點(diǎn)定位在配件的頂面
,也就是上表層。嵌入下表層的細(xì)節(jié)特點(diǎn)很有可能將會損失精度
。
另一個要考慮的問題是配件相對于加粉刮刀的擺放方向。當(dāng)添加一層新的粉末狀時,刮刀會在粉末狀床上鋪開粉末狀
,粉末狀逐漸被刮刀擠壓以形成新的密集層
。當(dāng)材料被擠壓時會在粉末狀床上形成壓力波。該壓力波會與朝向刮刀方向傾斜的配件表面相互作用
,向下擠壓粉末狀并向上擠壓配件的前邊緣
。這可能將會使配件鉤到刮刀上,導(dǎo)致研磨失敗
。請注意
,柔性刮刀可以降低此種影響
。
圖 :加粉刮刀和配件斜邊的相互作用。來源雷尼紹
支撐和斜邊的擺放應(yīng)盡可能將遠(yuǎn)離刮刀方向 。通過旋轉(zhuǎn)配件
,壓力波現(xiàn)在能以傾斜的角度沖擊配件,因此降低了配件變形的可能將性
。
如果無法通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置,或配件是旋轉(zhuǎn)對稱的,則可能將需要添加支撐
,而受影響的研磨面可能將需要進(jìn)行后期處理。
—“ 擺放結(jié)構(gòu)設(shè)計建議”—
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計用于involves鍛造的配件的研磨擺放方向應(yīng)明顯
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)盡量創(chuàng)建自身支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計
- 研磨成功是首要考量
- 殘留應(yīng)力和表面光潔度也是受擺放方向影響的重要因素
- 擺放方向可影響研磨時間和生產(chǎn)成本
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須評估沖突因素以確定擺放方向
(責(zé)任編輯:admin)
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