Bevor wir über Stressabbau sprechen, wollen wir zunächst verstehen, was Reststress ist.
Was ist Restspannung?
Restspannung ist die Spannung, die in einem Objekt vorhanden ist, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, wenn kein äußerer Faktor darauf einwirkt. Während des Herstellungsprozesses werden die Teile von verschiedenen Faktoren wie Prozessen beeinflusst. Wenn diese Faktoren verschwinden, wenn die oben erwähnten Wirkungen und Wirkungen auf die Komponenten nicht vollständig eliminiert werden können, verbleiben immer noch einige Wirkungen und Einflüsse auf den Komponenten. Die Wirkung und der Einfluss dieser Restspannung ist Restspannung.
Aus der Perspektive der Energiearbeit verursacht die äußere Kraft, wenn sie die plastische Verformung des Objekts verursacht, die innere Verformung des Objekts, wodurch ein Teil der Energie akkumuliert wird; Wenn die äußere Kraft beseitigt wird, wird die Energie mit ungleichmäßiger innerer Spannungsverteilung freigesetzt. Wenn die Sprödigkeit des Objekts gering ist, verformt sich das Objekt langsam, und wenn die Sprödigkeit hoch ist, bilden sich Risse.
Eigenspannungen sind in der mechanischen Fertigung weit verbreitet und werden häufig in verschiedenen Prozessen erzeugt. Grundsätzlich lassen sich die Eigenspannungserzeugungsmechanismen jedoch in drei Kategorien einteilen:
Die erste Kategorie ist die ungleichmäßige plastische Verformung;
Die zweite Kategorie, ungleichmäßige Temperaturänderungen;
Die dritte Kategorie sind inhomogene Strukturänderungen (Phasenübergänge).
Gefahren durch Restspannung
Aus der Klassifizierung der Restspannung ist ersichtlich, dass die Restspannung dazu führt, dass sich das Objekt langsam verformt, was zu einer Änderung der Größe des Objekts führt, was zu einer unqualifizierten Größe der bearbeiteten Teile führt. Gleichzeitig hat es auch einen sehr wichtigen Einfluss auf Dauerfestigkeit, Spannungskorrosionsbeständigkeit, Maßhaltigkeit und Lebensdauer.
Die Eliminierung von Eigenspannungen ist eine wichtige Herausforderung in der additiven Fertigung
Restspannung ist auch eine der wichtigsten Herausforderungen für die additive Fertigung, und in einigen Fällen kann Restspannung das gedruckte Teil so stark beeinträchtigen, dass sie die gesamte Bauplattform verbiegt, das Teil von der Bauplattform trennt oder das Teil selbst bricht. Dies ist einer der Gründe, warum additiv gefertigte Teile häufig das Hinzufügen von Stützstrukturen erfordern. Erst nachdem diese Eigenspannungen und Spannungskonzentrationen durch Wärmebehandlung abgebaut sind, kann das Teil von der Formplattform entfernt werden.
Gegenwärtig umfassen die traditionellen Herstellungsverfahren vier Verfahren: Wärmebehandlung, Pressen unter statischer Belastung, Vibrationsalterung und mechanische Behandlung. Aufgrund der technischen Eigenschaften der additiven Fertigung, die ohne Formen geformt werden kann, ist es möglich, beim Design des Teils selbst eine Optimierung der Topologie zur Überwindung von Eigenspannungen in Betracht zu ziehen. Zum Beispiel Bereiche mit ungleichmäßiger Dicke reduzieren und große Querschnittsänderungen so weit wie möglich vermeiden; oder das Entwerfen einer Vorheizformplattform und einer Heizformkammer auf 3D-Druckgeräten kann die Auswirkungen von Eigenspannungen effektiv reduzieren. In diesem Stadium hängt die Verbesserung der Verteilung der Restspannung jedoch noch von der Erfahrung des Konstrukteurs ab, sodass einige Restspannungen nicht vermieden werden können.
Restspannung ist die Spannung, die in einem festen Material verbleibt, nachdem alle Faktoren, die Spannung einbringen, entfernt wurden. Die gleichen Mechanismen, die in der traditionellen mechanischen Fertigung Eigenspannungen erzeugen können, gelten für die additive Fertigung. In entworfenen und gedruckten Strukturteilen können unerwartete oder unkontrollierbare Restspannungen zu einem vorzeitigen Versagen des Teils führen. Besonders wichtig ist die effektive Überwindung der Eigenspannungen bei der Teilefertigung.
Software zum Stressabbau im 3D-Druck
Die heimische selbstentwickelte Slicing-Software UPrise3D hat eine Stressabbau-Funktion entwickelt. Wenn Sie diese Funktion aktivieren, werden das Druckverfahren und der Druckpfad automatisch entsprechend den unterschiedlichen Strukturen des Spannungsabbau-Teilemodells geplant, um die Akkumulation von Eigenspannungen zu minimieren. Im Druckprozess kann die Verformungskontrolle des Modells im Sinterschritt realisiert werden.
Im Folgenden finden Sie eine Erläuterung der Druckfälle mit und ohne durch Drucken aktivierte Spannungsentlastungsfunktion:
Aus den Bauteilen ist ersichtlich, dass nach Einschalten der Entspannungsfunktion grundsätzlich keine Winkelabweichung nach dem Sintern auftritt. Bei den Bauteilen ohne Zugentlastungsfunktion ist die deutliche Verformung intuitiv zu erkennen und die Winkelabweichung relativ groß.
Bei einigen dünnwandigen Modellen kann es aufgrund der Akkumulation von Spannungen in Druckrichtung zu Verformungen nach dem Sintern kommen. Aus dem Vergleich der folgenden zwei Gruppen von dünnwandigen Proben ist ersichtlich, dass das gesinterte Produkt nach dem Einschalten der Spannungsabbaufunktion offensichtlich ist
Spannungsabbau ist beim 3D-Druck sehr wichtig, wir werden diesen Faktor beim Drucken berücksichtigen, sodass die von uns gedruckten Teile zu 99 Prozent stabil sind und sich nicht leicht verformen, verdrehen usw.