激光行业新闻、技术与市场资讯
激光新闻网发帖
激光增材制造

残余应力在每一层中累积,并决定成形能否活到最后

受约束条件下的快速凝固把应力锁进零件。累积到一定程度,零件会在成形中途从基板上翘起。

作者 LasersNews Desk··1 分钟阅读
A hand carefully removes an orange 3D printed object from a printer bed using a spatula indoors.
图片作者 Jakub Zerdzicki 来自 Pexels

粉末床熔融成形中的每一层,都在毫秒内被加热到熔化并冷却,同时与下方的冷材料相连。那些材料抵抗收缩,结果是新凝固层中产生拉应力、其下方产生压应力。

在数百乃至数千层上累积后,这些应力达到足以使零件变形、甚至超过其与基板连接强度的量级。

它会造成什么

取下后变形。 在基板上时尺寸正确的零件,在被切离时随着约束解除而变形。这会让在基板上测量的人感到意外。

成形中翘起。 应力可以掀起边缘,尤其是在支撑不足的向下表面上。翘起的边缘与刮刀碰撞,成形就此终止。

开裂。 在裂纹敏感合金中,应力加上易感的显微组织,会在成形期间或成形后不久产生裂纹。

支撑失效。 支撑承担应力;一旦失效,零件就脱落。

什么能降低它

扫描策略。 短扫描矢量产生的应力小于长矢量,因为收缩发生在更短的长度上。分区或棋盘策略把每层划分为小区域并按随机顺序扫描,这是标准做法,而且有效。

逐层旋转扫描方向,防止应力在某一方向上对齐累积。

基板加热。 提高基板温度可降低温度梯度,从而降低应力;代价是更长的升温与降温时间,以及粉末可能劣化。

零件摆放方向。 平行于基板的大平面,比同样面积以一定角度摆放时累积更多应力。

支撑设计。 支撑既要导热也要承担应力,而支撑失效往往是应力问题而非几何问题。

去应力

在把零件从基板上取下之前做热处理,是关键件的标准做法。在零件仍受约束时释放应力,可防止切离时本会发生的变形。

顺序很关键:先在基板上去应力,再取下。反过来做,得到的是一个已经变形的零件,然后在变形状态下把应力释放掉。

用昂贵方式学会这一点的工厂,通常只需要学一次。

本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。

相关阅读