Zanim omówimy odprężenie, najpierw zrozummy, czym jest naprężenie szczątkowe.
Co to jest stres szczątkowy?
Naprężenie szczątkowe to naprężenie, które istnieje w obiekcie, aby utrzymać równowagę, gdy nie działa na niego żaden czynnik zewnętrzny. Podczas procesu produkcyjnego na części wpływają różne czynniki, takie jak procesy. Kiedy te czynniki znikną, jeśli wyżej wymienione efekty i wpływy na komponenty nie mogą być całkowicie wyeliminowane, nadal pozostają pewne efekty i wpływy na komponenty. Efektem i wpływem tej pozostałości jest naprężenie szczątkowe.
Z punktu widzenia pracy energii, gdy siła zewnętrzna powoduje odkształcenie plastyczne przedmiotu, spowoduje wewnętrzne odkształcenie przedmiotu, gromadząc w ten sposób część energii; gdy siła zewnętrzna zostanie wyeliminowana, uwolniona zostanie energia o nierównomiernym rozkładzie naprężeń wewnętrznych. Jeśli kruchość przedmiotu jest niska, wówczas przedmiot będzie się powoli odkształcał, a jeśli kruchość jest wysoka, powstaną pęknięcia.
Naprężenia szczątkowe są bardzo powszechne w produkcji mechanicznej, a naprężenia szczątkowe są często generowane w różnych procesach. Zasadniczo jednak mechanizmy generujące naprężenia szczątkowe można podzielić na trzy kategorie:
Pierwsza kategoria to niejednorodne odkształcenia plastyczne;
Druga kategoria, nierównomierne zmiany temperatury;
Trzecia kategoria to niejednorodne zmiany strukturalne (przejścia fazowe).
Zagrożenia związane ze stresem szczątkowym
Z klasyfikacji naprężeń szczątkowych można zauważyć, że naprężenia szczątkowe będą powodować powolną deformację przedmiotu, co skutkuje zmianą wielkości przedmiotu, co skutkuje niekwalifikowanym rozmiarem obrabianych części. Jednocześnie ma również bardzo istotny wpływ na jego wytrzymałość zmęczeniową, odporność na korozję naprężeniową, stabilność wymiarową i żywotność.
Jak wyeliminować naprężenia szczątkowe jest ważnym wyzwaniem w produkcji addytywnej
Naprężenie szczątkowe jest również jednym z najważniejszych wyzwań w produkcji addytywnej, aw niektórych przypadkach naprężenie szczątkowe może wpłynąć na drukowaną część tak bardzo, że wygina całą platformę roboczą, oddziela część od platformy roboczej lub pęka samą część. Jest to jeden z powodów, dla których części wytwarzane addytywnie często wymagają dodania konstrukcji wsporczych. Dopiero po usunięciu naprężeń szczątkowych i koncentracji naprężeń przez obróbkę cieplną część można usunąć z platformy formującej.
Obecnie tradycyjne metody eliminacji wytwarzania obejmują cztery metody: obróbkę cieplną, prasowanie z obciążeniem statycznym, starzenie wibracyjne i obróbkę mechaniczną. Ze względu na techniczne właściwości wytwarzania przyrostowego, które można formować bez form, można rozważyć optymalizację topologii w celu przezwyciężenia naprężeń szczątkowych podczas projektowania samej części. Na przykład zmniejszenie obszarów o nierównej grubości i unikanie dużych zmian w przekroju w jak największym stopniu; lub zaprojektowanie platformy do formowania z podgrzewaniem i komory formowania z podgrzewaniem na sprzęcie do drukowania 3D może skutecznie zmniejszyć wpływ naprężeń szczątkowych. Jednak na tym etapie to, jak poprawić rozkład naprężeń szczątkowych, nadal zależy od doświadczenia projektanta, więc niektórych naprężeń szczątkowych nie da się uniknąć.
Naprężenie szczątkowe to naprężenie, które pozostaje w materiale stałym po usunięciu wszystkich czynników wprowadzających naprężenia. Te same mechanizmy, które mogą generować naprężenia szczątkowe w tradycyjnej produkcji mechanicznej, mają zastosowanie w produkcji addytywnej. W zaprojektowanych i wydrukowanych częściach konstrukcyjnych nieoczekiwane lub niekontrolowane naprężenia szczątkowe mogą prowadzić do przedwczesnej awarii części. Szczególnie ważne jest skuteczne pokonanie naprężeń szczątkowych podczas produkcji części.
Oprogramowanie do odprężania w druku 3D
Domowe, samodzielnie opracowane oprogramowanie do krojenia UPrise3D opracowało funkcję odprężania. Po włączeniu tej funkcji metoda i ścieżka drukowania są automatycznie planowane zgodnie z różnymi strukturami modelu części odprężającej, aby zminimalizować akumulację naprężeń szczątkowych. W procesie drukowania można zrealizować kontrolę deformacji modelu na etapie spiekania.
Poniżej znajduje się wyjaśnienie przypadków drukowania z i bez funkcji odprężania włączonej przez drukowanie:
Z elementów konstrukcyjnych widać, że po włączeniu funkcji odprężania zasadniczo nie ma odchylenia kąta po spiekaniu. W przypadku elementów konstrukcyjnych bez funkcji odprężania widoczne odkształcenie można zauważyć intuicyjnie, a odchylenie kątowe jest stosunkowo duże.
W przypadku niektórych modeli cienkościennych może wystąpić odkształcenie po spiekaniu z powodu akumulacji naprężeń w kierunku drukowania. Z porównania kolejnych dwóch grup próbek cienkościennych można zauważyć, że po włączeniu funkcji odprężania spiek jest oczywiście
Odprężanie jest bardzo ważne w druku 3D, uwzględnimy ten czynnik w druku, dzięki czemu drukowane części są w 99% stabilne i niełatwe do deformacji, skręcania itp.