Żewġ Rotot li jiffurmaw għal-liga tat-titanju TC4
TC4 (Ti-6Al{-4V) huwa l-liga tat-titanju alpha-beta standard għal strutturi aerospazjali, apparat mediku u komponenti industrijali ta 'dazju għoli, minħabba li jgħaqqad qawwa speċifika għolja ma' reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti. Partijiet lesti huma prodotti prinċipalment b'żewġ rotot: forġa konvenzjonali segwita minn makkinar, u prototipi rapidi bil-lejżer, li fihom trab tal-metall jiġi mdewweb saff b'saff u d-depożitu mbagħad jiġi ttrattat bis-sħana u lest. Ir-rotta li tifforma tikkontrolla l-morfoloġija tal-qamħ, il-popolazzjoni tad-difetti u, fl-aħħar mill-aħħar, kemm ir-rispons mekkaniku kważi-statiku kif ukoll dak dinamiku tal-komponent.
Fil-paragun miġbur fil-qosor hawn, kampjuni ta 'kompressjoni ċilindriċi ġew ippreparati minn tliet stati materjali ta' l-istess kompożizzjoni nominali: grad falsifikat equiaxed, basket falsifikat-grad tan-nisġa u depożitu iffurmat malajr bil-laser. Il-kompressjoni kważi-statika twettqet fuq magna tal-ittestjar universali servo-idrawlika, filwaqt li l-kompressjoni dinamika użat bar tal-pressjoni Hopkinson maqsum. Il-ġeometrija tal-kampjun, il-finitura tal-wiċċ u l-lubrikazzjoni nżammu komparabbli sabiex il-mikrostruttura baqgħet il-varjabbli dominanti.
Mikrostruttura u Daqs tal-Ħbub ta' TC4 Falsifikat u Laser-Ffurmat
It-tliet stati huma differenti ħafna fid-daqs u l-għamla tal-unitajiet strutturali tagħhom. L-istat ekwiassi falsifikat jikkonsisti minn ħbub alfa ekwiassi b'daqs medju ta 'qamħ ta' bejn wieħed u ieħor 10 sa 20 mikrometru, l-aktar oħxon mit-tlieta. It-tieni stat falsifikat juri struttura tan-nisġa tal-basket-b'wisa' medja tal-lath ta' madwar 0.35 mikrometri. Id-depożitu ffurmat rapidu bil-lejżer huwa struttura tan-nisġa fin acicular basket-b'wisa 'medja ta' lath ta 'madwar 0.2 mikrometri, l-ifjen mit-tlieta, iżda fih ukoll xquq u pori fiż-żoni ta' sovrapożizzjoni tas-saff.
| Stat tal-materjal | Mikrostruttura | Daqs karatteristiku | Difetti tipiċi |
|---|---|---|---|
| Grad ekwiassi falsifikat | Qmuħ alpha-beta ekwiassi | Daqs medju tal-qamħ madwar 10-20 µm | Densità baxxa tad-difetti |
| Basket falsifikat-grad tan-nisġa | Basket-nisġa laths alfa | Wisa' medja tal-lath madwar 0.35 µm | Densità baxxa tad-difetti |
| Depożitu ffurmat rapidu bil-lejżer | Qoffa aċikulari fina-nisġa | Wisa' medja tal-lath madwar 0.2 µm | Xquq u pori f'żoni ta' sovrapożizzjoni |
Id-differenzi fid-daqs mhumiex kożmetiċi. Il-konfini tal-qamħ u l-interfaces tal-latti jaġixxu bħala ostakli għall-moviment ta 'dislokazzjoni, għalhekk l-istruttura acicular fina ħafna tgħolli l-istress tal-fluss lokalment, filwaqt li d-difetti ta' sovrapożizzjoni tas-saff jaġixxu bħala konċentraturi tal-istress li jnaqqsu d-duttilità u jferrxu l-proprjetajiet imkejla.
Kważi-Imġieba ta' Kompressjoni Statika
Taħt kompressjoni kważi-statika l-istruttura ekwiassi falsifikata tagħmel l-aħjar: turi l-ogħla kombinazzjoni ta 'saħħa u plastiċità flimkien ma' effett qawwi ta 'ebusija tar-razza. Il-ħbub equiaxed jiddeformaw b'mod aktar uniformi u jakkomodaw tensjoni permezz ta 'sistemi ta' żlieq multipli qabel isseħħ il-lokalizzazzjoni.
L-istruttura tan-nisġa tal-basket-falsifikat u d-depożitu ffurmat malajr bil-lejżer jilħqu livelli ta 'saħħa u plastiċità komparabbli, iżda t-twebbis tar-razza tagħhom huwa dgħajjef. F'dawn l-istrutturi d-deformazzjoni hija kkonċentrata f'meded dojoq, u ladarba l-interfaces tal-latti ma jistgħux jibqgħu jqassmu mill-ġdid it-tensjoni, tagħbija addizzjonali tipproduċi ftit ebusija żejda.
Kompressjoni Dinamika Imġieba
Il-klassifikazzjoni tinbidel taħt tagħbija dinamika. L-istruttura equiaxed falsifikata tilħaq l-ogħla stress tal-fluss u l-akbar tensjoni, u tikkonferma li l-mekkaniżmi ta 'deformazzjoni tagħha jibqgħu effettivi b'rata ta' tensjoni għolja. L-istruttura tan-nisġa tal-basket-falsifikat u d-depożitu ffurmat malajr bil-lejżer juru plastiċità simili, iżda l-istress tal-fluss dinamiku tal-istruttura tan-nisġa tal-basket-falsifikat huwa ogħla.
Id-depożitu tal-lejżer huwa l-iktar performer dgħajjef b'mod dinamiku. It-tidwib rapidu u t-tkessiħ mgħaġġel inerenti għall-proċess joħolqu storja ta' temperatura mhux-uniformi ħafna ġewwa l-parti, li tħalli stress residwu u struttura eteroġenja. Id-difetti ta 'koinċidenza deskritti hawn fuq imbagħad jiddominaw ir-rispons tar-rata għolja-, għalhekk il-proprjetajiet mekkaniċi dinamiċi tad-depożitu tal-lejżer jaqgħu taħt dawk tal-istruttura tan-nisġa tal-basket falsifikat-.
Sensittività tar-Rata tar-Razza
It-tliet stati huma sensittivi għar-rata tat-tensjoni, iżda mhux fl-istess grad. L-istruttura tal-basket-falsifikata tan-nisġa turi l-aktar sensittività tar-rata tat-tensjoni, id-depożitu ffurmat rapidu bil-lejżer l-aktar dgħajfa, u l-istruttura ekwiaxe falsifikata tinsab bejn it-tnejn. Għal skopijiet ta' disinn dan ifisser li żieda kbira fir-rata ta' tagħbija tippenalizza l-materjal tan-nisġa tal-basket-falsifikat l-aktar f'termini tal-istress tal-fluss li jiżviluppa, filwaqt li d-depożitu tal-lejżer jinbidel l-inqas.
Gwida Prattika tal-Għażla u l-Proċess
Għal komponenti mgħobbija b'mod dinamiku, agħżel l-istat equiaxed falsifikat l-ewwel: jagħti l-aħjar saħħa, plastiċità u stress tal-fluss dinamiku tat-tliet stati ttestjati.
Fejn prodott falsifikat huwa meħtieġ iżda struttura ekwiassikata hija diffiċli biex tinkiseb, stenna stress tal-fluss dinamiku aktar baxx minn struttura tan-nisġa tal-basket-u ħalli t-twebbis tat-tensjoni mnaqqsa fil-marġni tad-disinn.
Għal TC4 prototip rapidu bil-lejżer, speċifika l-ippressar iżostatiku sħun jew trattament tas-sħana xieraq biex tagħlaq il-porożità li tikkoinċidi, u vvalida l-proprjetajiet dinamiċi fuq il-produzzjoni-kupuni rappreżentattivi aktar milli fuq il-valuri tal-letteratura.
Kejjel id-daqs tal-qamħ u l-wisa 'tal-lath fuq kull lott ta' produzzjoni, u għaqqad il-kejl mat-testijiet ta 'aċċettazzjoni mekkanika, minħabba li d-differenzi fil-proprjetà rrappurtati hawn isegwu direttament minn dawn id-differenzi dimensjonali.
Ivverifika l-vakwu attwali, l-istrateġija tal-iskannjar u tibni l-atmosfera meta tqabbel il-fornituri, peress li dawn il-varjabbli jikkontrollaw il-kamp tat-temperatura li jipproduċi d-difetti fid-depożitu.
Mistoqsijiet Frekwenti
Q: Il-prototyping rapidu bil-lejżer huwa aktar b'saħħtu minn TC4 falsifikat?
Mhux b'mod ġenerali. Taħt kemm kompressjoni kważi-statika kif ukoll dinamika l-istat ekwiassi falsifikat laħaq l-ogħla saħħa u plastiċità, filwaqt li d-depożitu tal-lejżer qabbel mal-qasba falsifikata-l-istat tan-nisġa fil-plastiċità iżda wera stress tal-fluss dinamiku aktar baxx.
Q: Għaliex id-depożitu ffurmat rapidu bil-lejżer fih xquq u pori?
Kull żona ta 'koinċidenza ta' saff tesperjenza tidwib u solidifikazzjoni mgħaġġla ripetuti b'kamp ta 'temperatura irregolari, li jaqbad il-porożità u jista' jibda xquq tul il-konfini li jikkoinċidu.
Q: Liema mikrostruttura tagħmel l-aħjar taħt kompressjoni kważi-statika?
L-istruttura equiaxed falsifikata, li turi l-aħjar kombinazzjoni ta 'saħħa u plastiċità flimkien ma' effett qawwi ta 'ebusija tar-razza.
Q: Liema stat huwa l-aktar sensittiv għar-rata tat-tensjoni?
L-istruttura tan-nisġa tal-basket-falsifikata hija l-aktar sensittiva, id-depożitu ffurmat rapidu bil-lejżer l-inqas, u l-istruttura ekwiaxe falsifikata taqa 'bejn it-tnejn.
Q: Il-prototipi rapidi bil-lejżer jistgħu jissostitwixxu l-forġa għal partijiet TC4?
Għal ġeometrija ta' forma qrib-net-b'mogħdijiet ta' tagħbija moderata tista' tkun kompetittiva, iżda għal partijiet mgħobbija b'mod dinamiku d-depożitu għad jeħtieġ densifikazzjoni permezz ta' tagħsir iżostatiku sħun jew trattament tas-sħana adattat, flimkien ma' ttestjar tal-kupuni biex tikkonferma l-konsistenza.
Q: Liema standards japplikaw għall-forġa TC4 u l-partijiet tas-sodda tat-trab-?
Il-bar tat-titanju u l-forġa huma komunement speċifikati taħt ASTM B348 u ASTM B381, trab tal-laser-sodda fużjoni ta 'Ti-6Al-4V hija koperta minn ASTM F2924 u tidwib tar-raġġ ta' elettroni minn ASTM F3001, filwaqt li l-ittestjar mekkaniku jsegwi ASTM E8/E8M għal tensjoni u ASTM E9 għal kompressjoni.
