ما هي خطوات المعالجة اللاحقة المتضمنة في طباعة المعادن ثلاثية الأبعاد بتقنية LMD؟

نظرة عامة على المعالجة اللاحقة لتقنية LMD

ينتج ترسيب المعادن بالليزر (LMD) أجزاءً قريبة من الشكل النهائي، ولكن بسبب التصلب السريع والتدرجات الحرارية، فإن المعالجة اللاحقة ضرورية لتحقيق القوة الميكانيكية النهائية والدقة الأبعادية وجودة السطح. تجمع المعالجة اللاحقة النموذجية لـ LMD بين المعالجة الحرارية، والكبس المتساوي الساخن (HIP)، والتصنيع الدقيق، والتشطيب السطحي، وفحص الجودة. هذه الإجراءات حاسمة بشكل خاص عند إنتاج مكونات الفضاء الجوي وتوليد الطاقة، حيث تكون سلامة البنية المجهرية ومقاومة التعب إلزامية.

المعالجة الحرارية والتحكم في البنية المجهرية

تُستخدم المعالجة الحرارية بشكل شائع لتحسين البنية المجهرية لسبائك النيكل الفائقة، وسبائك التيتانيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ. فهي تنشط التصلب بالترسيب وتثبت حدود الحبيبات، مما يحسن الخواص الميكانيكية بعد LMD. تعزز المعالجة الحرارية المتحكم فيها بشكل كبير تجانس الطور في مواد مثل Inconel 718 أو سبائك التيتانيوم مثل Ti-6Al-4V، مما يضمن إزالة الإجهاد وتعزيز مقاومة الزحف.

الكبس المتساوي الساخن (HIP) لتعزيز الكثافة

بسبب الطبيعة الطبقة تلو الأخرى لـ LMD، قد توجد مسامية داخلية أو عيوب نقص انصهار. يُستخدم الكبس المتساوي الساخن (HIP) لزيادة كثافة المادة تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين، مما يغلق الفراغات الداخلية ويزيد بشكل كبير من عمر التعب. يُوصى بـ HIP بشكل خاص للمكونات الدوارة الحرجة في قطاعات الفضاء الجوي والطيران أو توليد الطاقة.

التصنيع الدقيق واستعادة الأبعاد

بعد زيادة الكثافة، يجب استعادة الدقة الأبعادية. تضمن عمليات مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للسبائك الفائقة و الحفر العميق للسبائك الفائقة التحكم في التسامح، ودقة القنوات الداخلية، والتوافق النهائي للتجميع. يمكن أيضًا تطبيق التفريغ الكهربائي (EDM) لإزالة المواد الزائدة أو معالجة الأشكال الهندسية التي يصعب الوصول إليها.

المعالجة السطحية والمتانة

لتحسين مقاومة التآكل والأكسدة، يمكن تطبيق المعالجات السطحية مثل الطلاء الحاجز الحراري (TBC) و لحام السبائك الفائقة. تحمي هذه الطلاءات المادة من تآكل الغازات الساخنة والصدمات الحرارية - وهي تحديات رئيسية في أنظمة التوربينات الغازية والعادم.

الفحص والتحقق

لتأكيد الموثوقية الميكانيكية، يتم تطبيق الاختبارات غير التدميرية و اختبار المواد وتحليلها. تكشف التصوير بالأشعة السينية، والفحص المعدني المجهري، والمسح المقطعي المحوسب (CT) عن العيوب المجهرية، وتتحقق من استقرار الطور، وتضمن اتساق اتجاه الحبيبات. بالنسبة للتطبيقات عالية الإجهاد، غالبًا ما يتم تطبيق كل من HIP والمعالجة الحرارية بالتتابع قبل التصنيع والتحقق من الجودة.