Wkładka chłodząca wygląda idealnie. Wymiary odpowiadają rysunkom, powierzchnia jest czysta i pasuje do oprawy bez użycia siły. Na stanowisku testowym natężenie przepływu jest niższe niż oczekiwano, a temperatury rosną szybciej niż powinny. Dopiero po rozcięciu części zespół stwierdza, że resztki proszku blokują połowę kanału. Kontrole zewnętrzne nigdy tego nie wykryły.
Dzieje się tak regularnie w przypadku kompleksówMetalowe komponenty drukowane 3D. Część, która wygląda dobrze na zewnątrz, może nadal mieć ograniczone lub zablokowane kanały wewnętrzne. W przypadku części chłodzących silnika, które zależą od precyzyjnych ścieżek przepływu płynu, nawet częściowe blokady zmniejszają przenoszenie ciepła i zwiększają ryzyko przegrzania. W tym przewodniku omówiono przyczyny powstawania zatorów, pięć praktycznych sposobów ich wyszukiwania, rozwiązania projektowe ułatwiające czyszczenie kanałów oraz na co zwrócić uwagę przy wyborze dostawcy.
Dlaczego kanały wewnętrzne są blokowane w metalowych komponentach drukowanych w 3D
Laserowe łączenie łoża proszkowego pozostawia niestopiony proszek w dowolnej zamkniętej objętości. Proszek ten należy usunąć po zakończeniu kompilacji. Gdy kanały są długie, zakrzywione lub źle zorientowane, całkowite usunięcie staje się trudne.
Proszek uwięziony w długich lub zakrzywionych kanałach
Proszek osiada w niskich punktach, ciasnych zakrętach i na odcinkach poziomych. Najczęstszymi obszarami problemów są kanały o wysokim-wysokim współczynniku-kanałów i kanały z wieloma zmianami kierunku. Sprężone powietrze i wibracje często oczyszczają łatwe sekcje, ale pozostawiają materiał w-najtrudniejszych-miejscach.
Częściowo spiekany proszek i chropowatość powierzchni
Powierzchnie-skierowane w dół często zawierają częściowo stopione cząstki. Cząsteczki te zwiększają chropowatość powierzchni-często o 20–50 µm Sa lub więcej w-obszarach dolnej części zabudowy-i tworzą lokalne ograniczenia. Sama szorstkość zwiększa spadek ciśnienia i obniża wydajność chłodzenia.
Pozostałości pomocnicze i żużel
Kanały, które nie są samowystarczalne,-mogą pozostawiać wewnętrzne podpory lub żużel (materiał opadający do kanału). Obydwa tworzą trwałe ograniczenia, które standardowe czyszczenie rzadko usuwa całkowicie.
Badania CT i doświadczenie produkcyjne potwierdzają, że pozostałości proszku i nieregularności powierzchni pozostają dwiema najczęstszymi wadami wewnętrznymi w procesie wytwarzania przyrostowego metali w elementach chłodzących.
5 praktycznych sposobów sprawdzania kanałów wewnętrznych
Nie ma jednej metody, która sprawdziłaby się w każdej sytuacji. Wybierz na podstawie złożoności kanału, wartości części i potrzebnego poziomu pewności.
Kontrola wizualna i boroskopowa
Działa w przypadku krótkich, prostych kanałów z przezroczystymi otworami. Boroskop może wychwycić większe blokady w pobliżu końcówek. Nie widzi ciasnych zakrętów ani w głąb złożonych sieci i często pomija częściowe ograniczenia znajdujące się głębiej.
Test przepływu powietrza
Szybkie i niedrogie badanie przesiewowe. Powietrze przepływa przez kanał pod kontrolowanym ciśnieniem, podczas gdy mierzone jest natężenie przepływu lub spadek ciśnienia. Duże odchylenia od oczekiwanych wartości szybko sygnalizują problem. Nie lokalizuje blokady ani nie określa ilościowo częściowych ograniczeń.
Test przepływu cieczy i spadku ciśnienia
Najbardziej zbliżone do rzeczywistych warunków pracy. Płyn chłodzący lub woda krąży z reprezentatywną szybkością i ciśnieniem. Zmierzony spadek ciśnienia i przepływ są porównywane z założeniami projektowymi lub znaną-dobrą częścią. Ta metoda wychwytuje problemy funkcjonalne, które przeoczają kontrole wizualne.
Tomografia komputerowa
Najbardziej niezawodna, nieniszcząca opcja.- Przemysłowa tomografia komputerowa tworzy pełną trójwymiarową objętość części i pokazuje pozostałości proszku,-zmiany grubości ścianek oraz częściowe blokady w dowolnym miejscu wewnątrz kanałów. Może także porównać geometrię-powykonawczą bezpośrednio z modelem CAD. W przypadku złożonych kanałów chłodzenia konformalnego CT jest nadal złotym standardem.
Kontrola wagi i znacznika
Przydatne jako dowód potwierdzający. Nieoczekiwana masa po czyszczeniu może wskazywać na uwięziony proszek. Płyny znakujące czasami uwypuklają strefy ograniczone, chociaż wyniki są mniej ostateczne niż badanie CT lub prawidłowe badanie przepływu.
Porównanie metod kontroli
|
Metoda |
Koszt względny |
Prędkość |
Najlepsze dla |
Wykrywa częściową blokadę? |
|
Boroskop / wizualny |
Niski |
Szybko |
Krótkie, dostępne kanały |
Ograniczony |
|
Test przepływu powietrza |
Niski |
Bardzo szybko |
Szybki przegląd |
Tak (funkcjonalny) |
|
Ciecz / Spadek ciśnienia |
Średni |
Średni |
Walidacja funkcjonalna |
Tak |
|
Tomografia komputerowa |
Wysoki |
Średni |
Złożona geometria wewnętrzna |
Tak (lokalizacja + zasięg) |
|
Waga / Tracer |
Niski–Średni |
Szybko |
Kontrola dodatkowa |
Ograniczony |
Którą metodę wybrać na każdym etapie?
Etap prototypu
W Prototypowanie druku 3D SLMzacznij od badania przepływu powietrza lub cieczy w każdym pierwszym artykule, a następnie dodaj tomografię komputerową krytycznych próbek. Testowanie przepływu szybko informuje, czy projekt działa. CT potwierdza, że kanały są rzeczywiście czyste i odpowiadają zamierzonej geometrii. Wczesne wykrycie problemów oszczędza czas iteracji.
Mała-partia i etap produkcji
Ustal jasny plan pobierania próbek. Części o wysokiej-wartości lub{2}}kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa często poddawane są 100% testom przepływu lub przekładnikom prądowym. W pozostałych częściach zastosowano próbkowanie statystyczne z pełną dokumentacją. Rejestruj natężenia przepływu, spadki ciśnienia i wyniki tomografii komputerowej, aby każda partia była identyfikowalna.
Jak zaprojektować kanały, które są łatwiejsze do czyszczenia i kontroli
Większość problemów z blokadą zaczyna się w fazie projektowania. Praktyczne zasady ograniczające ryzyko:
Utrzymuj średnicę kanałów produkcyjnych na poziomie 1 mm lub większą, chyba że metody czyszczenia i kontroli są w pełni zatwierdzone dla mniejszych rozmiarów.
Używaj-samonośnych-przekrojów poprzecznych (w kształcie łezki, rombu lub eliptycznego) z kątem zwisu wynoszącym 45 stopni lub większym.
Unikaj ostrych zakrętów; wszędzie, gdzie to możliwe, używaj dużych promieni.
Dodaj dedykowane-otwory wylotowe proszku lub otwory tymczasowe, które można zamknąć po czyszczeniu.
Zorientuj kierunek głównego kanału, aby ułatwić odpływ proszku podczas i po kompilacji.
Zaprojektuj dostępne punkty wejścia i wyjścia, tak aby testowanie przepływu i kontrole boroskopowe pozostały praktyczne.
Wybory te zmniejszają ryzyko pozostałości proszku i zwiększają niezawodność czyszczenia i kontroli.
Typowy proces kontroli złożonych kanałów chłodzących
Kiedy do produkcji trafia element chłodzący z kanałami konforemnymi, proces rozpoczyna się od przeglądu projektu skupiającego się na usuwaniu proszku i możliwości kontroli. Geometria kanału jest sprawdzana pod kątem-elementów samonośnych, ścieżek ewakuacyjnych i orientacji konstrukcji. Po wydrukowaniu stosowana jest wielo-etapowa sekwencja czyszczenia-wibracji, sprężonego powietrza i ukierunkowanego płukania-. Pierwsze artykuły przechodzą następnie badanie przepływu, a następnie tomografię komputerową w celu potwierdzenia luzów i dokładności wymiarowej. Wszelkie pozostałości proszku lub odchylenia geometryczne są rejestrowane i wykorzystywane do dostosowania procesu przed zwolnieniem ilości produkcyjnych. Połączenie danych projektowych, kontrolowanego czyszczenia i weryfikacji objętościowej konsekwentnie zmniejsza ryzyko dotarcia zablokowanych kanałów do klienta.
Jak wybrać niezawodnego producenta druku 3D w metalu
Nie każdy dostawca może zapewnić i zweryfikować czyste kanały wewnętrzne. Oceniając producenta druku 3D do metalu lub fabrykę druku 3D SLM, zadaj następujące pytania:
Czy wykonują tomografię komputerową lub równoważną kontrolę wolumetryczną kanałów wewnętrznych?
Czy wyniki testu-przepływu lub spadku ciśnienia są dostarczane wraz z częściami?
Czy mogą obsłużyć zarówno prototypy, jak i małe-partie lub hurtowe części metalowe drukowane w 3D, mając spójne zapisy z kontroli?
Czy przekazują opinie dotyczące konkretnego projektu dotyczące możliwości czyszczenia kanałów, zamiast po prostu cytować wydruk?
Czy komunikacja techniczna jest jasna i aktualna w przypadku pojawienia się problemów?
Potencjalny dostawca niestandardowych komponentów metalowych drukowanych w 3D traktuje usuwanie proszku i weryfikację kanału jako podstawowe etapy procesu. Szukaj dowodów stosowania procedur kontrolowanego czyszczenia i udokumentowanych możliwości inspekcji, a nie samych oświadczeń marketingowych.
Często zadawane pytania
P: Skąd mam wiedzieć, czy kanał chłodzący w mojej części wydrukowanej w 3D jest zablokowany?
Odp.: Testowanie przepływu funkcjonalnego lub spadku ciśnienia-wykaże ograniczoną wydajność. Skanowanie CT pozwala zlokalizować i określić ilościowo pozostałości proszku lub blokady geometryczne, które testy przepływu wykrywają jedynie pośrednio.
P: Czy tomografia komputerowa może wykryć częściowe blokady w częściach metalowych?
O: Tak. Przemysłowa tomografia komputerowa zapewnia pełny widok 3D kanałów wewnętrznych i może zidentyfikować zarówno całkowite, jak i częściowe ograniczenia, pozostałości proszku i odchylenia od projektu.
P: Czy wystarczy test przepływu powietrza?
Odp.: Jest to przydatny, szybki ekran, ale nie pozwala zlokalizować problemu ani w pełni określić ilościowo częściowych ograniczeń. Połącz go z badaniem przepływu cieczy lub tomografią komputerową, aby uzyskać większą pewność, szczególnie w przypadku złożonych kanałów.
P: Jak usunąć uwięziony proszek z kanałów wewnętrznych?
Odp.: Stosuje się kombinację wibracji, sprężonego powietrza, płukania ultradźwiękowego lub płynnego, a czasami stosuje się metody chemiczne. Cechy konstrukcyjne ułatwiające drenaż i dostęp sprawiają, że usuwanie jest znacznie bardziej niezawodne.
P: Jaka jest najmniejsza średnica kanału, na którym SLM może niezawodnie drukować?
Odp.: Wiele systemów może w kontrolowanych warunkach tworzyć kanały o średnicy około 0,5–0,8 mm. W przypadku produkcyjnych kanałów chłodzących, które muszą zostać całkowicie oczyszczone i sprawdzone, bardziej praktyczny i niezawodny jest zakres 1 mm i większy.
P: Czy oferujecie hurtowe części metalowe drukowane 3D z raportami z inspekcji?
Odp.: Renomowani dostawcy mogą dostarczać-małe partie i ilości hurtowe wraz z danymi z-testów przepływu, raportami CT lub innymi zapisami weryfikacyjnymi, zgodnie z wymaganiami aplikacji.
Następny krok
Jeśli opracowujesz komponenty chłodzenia silnika lub zaopatrujesz je w kanały wewnętrzne, wyślij plik STEP w celu uzyskania bezpłatnego projektu-w celu- sprawdzenia możliwości produkcyjnych i kontroli. Przegląd wskaże ryzyko-usuwania proszku, zasugeruje zmiany orientacji i geometrii oraz nakreśli praktyczny plan inspekcji zarówno dla prototypu, jak i wielkości produkcji. Czyste kanały wewnętrzne są wynikiem przemyślanego projektu, kontroli procesu i weryfikacji,-a nie automatycznego wyniku drukowania 3D z metalu.