「雷射小孔法應力分析儀」在3D列印材料領域的應用

2020-12-04 北京華歐世紀

#雷射小孔法X射線應力分析儀#影響3D列印零件疲勞性能的因素可歸納為殘餘應力、表面粗糙度、內部缺陷、各向異性和微觀結構不均勻性。這些因素可以通過工藝參數和/或後處理進行改變。根據零件中缺陷的分布情況,機械加工對疲勞壽命可能有積極影響也可能無影響。對於退火和機械加工的試樣,通常內部或表面缺陷在疲勞壽命中起主要作用,這取決於其壽命範圍和載荷條件。當通過優化工藝和後處理手段減少缺陷時,微觀組織的不均勻性可能會更多地參與疲勞裂紋的萌生。

表面缺陷是造成表面粗糙度的重要原因,其對3D列印零件的疲勞性能非常不利。與內部缺陷相比,表面缺陷會導致更高的應力集中。因為應力梯度的存在,表面上的剪切應力較高,表面缺陷在扭轉或多軸疲勞中的作用可能更為關鍵。幾乎所有的研究都顯示,粗糙度是幾個對列印態試樣疲勞性能有主要影響的重要參數。

金屬3D列印零件表面處理後的疲勞性能主要受內部缺陷含量的影響,而內部缺陷含量又取決於加工和後處理條件。通常,由於缺陷的存在,3D列印零件的疲勞強度通常低於鍛造材料產品。然而,與鍛造材料相比,經過熱等靜壓處理具有最小化缺陷的3D列印試樣具有同等甚至更好的疲勞強度;與鑄造材料相比,經優化工藝和去應力的3D列印試樣也具有同等甚至更好的疲勞強度。

對於氣孔和不規則形狀的未熔合缺陷(可能含有部分熔融顆粒),後者邊緣的高應力集中通常也比前者大,並且在層間拉長,這使得它們對疲勞性能更不利,並導致更高程度的各向異性。與未熔合缺陷不同的是,氣孔在不同方向上的分布大致相似,因此不會影響性能的方向性。

雷射小孔法應力分析儀可以有效檢測3D列印材料表面缺陷的應力集中情況,從而優化工藝參數,減少缺陷,為後處理提供可靠的依據,以改善3D列印零件的疲勞性能,延長零件的使用壽命。

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