கம்பி அச்சிடுதல் எவ்வாறு உலோக 3D அச்சிடுதலின் திறனை மேம்படுத்துகிறது?

கம்பி அச்சிடுதல் உலோக 3D அச்சிடுதலின் திறனை எவ்வாறு அதிகரிக்கிறது

டைட்டானியம் கட்டமைப்பு தாங்கிகளை உற்பத்தி செய்யும் ஒரு விண்வெளி தயாரிப்பாளர், 45 கிலோகிராம் Ti-6Al-4V கூறுக்காக இரண்டு கூடுதல் தயாரிப்பு அணுகுமுறைகளை ஒப்பிட்டது. தூள்-அடிப்படையிலான லேசர் DED அமைப்பு மணிக்கு 0.6 கிலோகிராம் என்ற வேகத்தில் வைத்துக்கொள்ளப்பட்டது, மேலும் 60% பொருள் பயன்பாடு கொண்டிருந்தது — ஒரு 45 கிலோகிராம் பாகத்தை உற்பத்தி செய்ய 75 கிலோகிராம் தூள் பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் 30 கிலோகிராம் உருகாத தூள் திரையில் பிரித்தல் மற்றும் மறுசுழற்சிக்கு தேவைப்பட்டது. ஒரு வயர் அச்சிடுதல் DED அமைப்பு 1.0 கிலோகிராம்/மணி நேரத்தில் அதே வடிவத்தை வைத்து, திட்டமிடப்பட்ட பொருள் பயன்பாட்டின் 100% அருகில் வைத்தது — 45.5 கிலோகிராம் கம்பி மூலம் 45 கிலோகிராம் முழுமையான பாகத்தை உருவாக்கியது. கம்பி முறை பாகத்தை 45 கட்டுமான மணி நேரத்தில் வழங்கியது, அதே நேரத்தில் தூள் முறை 75 மணி நேரம் எடுத்தது; மேலும் ஒவ்வொரு கிலோகிராம் வைத்து வெளியிடப்பட்ட உலோகத்திற்கும் முன்னூட்டுச் செலவு 40% குறைவாக இருந்தது.

வயர் அச்சிடுதல் உலோக கூட்டு தயாரிப்பில் — வில்லின் அடிப்படையிலான (WAAM), லேசர் அடிப்படையிலான அல்லது பிளாஸ்மா அடிப்படையிலான — செயல்முறையின் அடிப்படையான பொருளாதாரத்தை மாற்றுகிறது. கம்பிக்கும் தூளுக்கும் இடையேயான வேறுபாடுகள் முன்னூட்டு வடிவத்தை விட மிக அதிகமாக இருக்கின்றன.

கம்பி மற்றும் தூள் — செயல்திறன் இடைவெளி

படிநிலை வீதம்

கம்பிக்கும் தூளுக்கும் இடையேயான வெளியிடும் விகித வேறுபாடு இயற்பியலில் அடிப்படையாக உள்ளது. தூள் ஊட்டும் வயர் அச்சிடுதல் மாற்று முறையில், வாயு ஓட்டத்தில் தூள் துகள்களை உருகிய குழிக்கு எடுத்துச் செல்ல வேண்டும்; அங்கு உருகிய குழியின் மேற்பரப்பை மட்டுமே தொடும் துகள்கள் ஒட்டிக்கொள்ளும் — மீதமுள்ளவை வாயு ஓட்டத்தால் எடுத்துச் செல்லப்படும் அல்லது குழியைச் சுற்றியுள்ள திடப் பொருளிலிருந்து பின்னோக்கி எறியப்படும். தூள்-வழங்கும் அமைப்புகளின் வைத்துவைத்தல் திறன் பொதுவாக 50-70% ஆகும், அதாவது வாங்கப்பட்ட தூளின் 30-50% மீதித் தூளாக மீதமிருக்கும், அது சேகரிக்கப்பட்டு, திரையிடப்பட்டு, மீண்டும் பயன்படுத்தப்படக்கூடியதாக இருக்கும்.

கம்பி-வழங்கும் அமைப்புகள் தொடர்ச்சியான திட இழையை நேரடியாக உருகிய குழிக்குள் ஊட்டுகின்றன. கம்பியின் ஒவ்வொரு மில்லிமீட்டரும் வைத்துவைக்கப்படும் உலோகமாக மாறும். வைத்துவைத்தல் திறன் 100% ஐ நெருங்குகிறது — ஊட்டும் வாயிலுக்கும் உருகிய குழிக்கும் இடையிலுள்ள கம்பியின் சிறிய நீளம் மட்டுமே இழப்புக்கு உள்ளாகும், மேலும் தற்கால கம்பி வயர் அச்சிடுதல் ஒத்திசைவு ஊட்டு கட்டுப்பாடுடன் கூடிய அமைப்புகள் அந்த இழப்பையும் குறைந்தது கவனிக்கத்தக்க அளவுக்குக் குறைக்கின்றன.

விகித வேறுபாடு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது. லேசர் கம்பி ஊட்டுதல், சமமான லேசர் சக்தி நிலைகளில் மண்ணு ஊட்டுதலை விட வீழ்ப்பு வேகத்தை ≥1.0 கிலோ/மணி நேரமாக அடைகிறது — இது மண்ணு ஊட்டுதல் தோராயமாக 0.6 கிலோ/மணி நேரம் என்பதை விட 40% உற்பத்தித்திறன் சிறப்பைக் கொண்டுள்ளது. குளிர் உலோக மாற்றம் (CMT) தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தும் விற்று-அடிப்படையிலான கம்பி அமைப்புகள், எஃகு மற்றும் நிக்கல் கலவைகளுக்கு 2-5 கிலோ/மணி நேரம் வீழ்ப்பு வேகத்தை அடைகின்றன; பெரிய பாகங்களில் உயர்-வீழ்ப்பு வேக அமைப்புகளில் இது 10 கிலோ/மணி நேரமாக அதிகரிக்கிறது. மிக உயர்ந்த மண்ணு படுக்கை ஒன்றிணைப்பு அமைப்புகள், ஒப்பிடும்போது, 0.01-0.1 கிலோ/மணி நேரம் வீழ்ப்பு வேகத்தில் இயங்குகின்றன.

பொருள் பயன்பாடு

பொருள் பயன்பாட்டு இடைவெளி, வீழ்ப்பு வேக இடைவெளியை விட மிகவும் தீர்மானிக்கப்பட்டதாகும். மண்ணு-அடிப்படையிலான அமைப்பு பொதுவாக 60% பயன்பாட்டை அடைகிறது — 100 கிலோ வாங்கப்பட்ட மண்ணு, 60 கிலோ வீழ்ப்பு செய்யப்பட்ட உலோகத்தை வழங்குகிறது. மீதமுள்ள 40 கிலோ, மிகை தெளிவு (திரையிடுதல் மூலம் மீட்டெடுக்கக்கூடியது, ஆனால் பகுதியளவு உருகுதல் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேஷனால் தரம் குறைந்துள்ளது), சிதறல் (மீட்டெடுக்க முடியாதது) மற்றும் அறை சுவர்களில் கூடுதல் குளிர்விப்பு படிவுகள் ஆகியவற்றின் கலவையாகும்.

வயர் அச்சிடுதல் இது மூலப்பொருள் பயன்பாட்டை ஏறக்குறைய 100% வரை அடைகிறது. கம்பி உள்ளீடு ஒரு முழுமையான தொழில்துறை தயாரிப்பு ஆகும் — சரியான விட்ட துல்லியத்திற்கு (±0.01 மிமீ) இழுக்கப்பட்டு, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட கூறு, மேற்பரப்பு சுத்திகரிப்பு மற்றும் விரிவான மற்றும் சுருள் தன்மை ஆகியவற்றுடன் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டுள்ளது, இது நிலையான உள்ளீட்டை உறுதிப்படுத்துகிறது. கம்பியின் விலை ஒரு கிலோகிராமுக்கு பொதுவாக சமமான துகள் விலையை விட 40-60% குறைவாக உள்ளது, ஏனெனில் உலோகத்தை சரியான துகள் அளவு பரவலுடன் கோள வடிவில் துகளாக்குவது ஆற்றல் அதிகம் தேவைப்படும் செயல்முறையாகும், இது கம்பி இழுத்தலை விட உள்ளீட்டு பொருளின் விலையில் கிலோகிராமுக்கு $15-50 வரை அதிகரிப்பை ஏற்படுத்துகிறது.

ஏன் கம்பி பெரிய, வேகமான கட்டுமானங்களை சாத்தியமாக்குகிறது

தூள் ஊட்டுதலின் இயற்பியல், தூள்-அடிப்படையிலான கூட்டு தயாரிப்புக்கு ஒரு நடைமுறை அளவு வரம்பை உருவாக்குகிறது. உயர் வீழ்படிவு வீதங்களை ஏற்றுக்கொள்ள உருகும் குழம்பு பகுதி அதிகரிக்கும்போது, தூள் ஓட்டம் பெரிய பகுதியை சீராக மூட வேண்டும். வளிம ஓட்ட இயக்கவியல் கட்டுப்பாட்டிற்கு அதிகமாக சிரமமாகிறது — குழம்பின் ஓரத்திற்கு வரும் தூள் துகள்கள் முழுமையாக உருகாமல், இணைப்பு குறைபாடுகளை உருவாக்கலாம். இந்த சிக்கலை கம்பியை ஊட்டுதல் தீர்க்கிறது, ஏனெனில் கம்பி குழம்பு பகுதியில் ஒரே புள்ளியில் நுழைகிறது (குழம்பின் அளவைப் பொறுத்து அல்ல), மேலும் குழம்பு இயக்கவியல் பொருளை பரவச் செய்கிறது.

இதுதான் பெரிய அளவிலான கூட்டு தயாரிப்பு — எந்தவொரு பரிமாணத்திலும் ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட மீட்டர் அளவுள்ள பாகங்கள் — பெரும்பாலும் கம்பி-அடிப்படையிலான செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. வயர் அச்சிடுதல் WAAM தொழில்நுட்பத்தால் அச்சிடப்பட்ட ஆறு மீட்டர் அளவிலான அலுமினியம் கப்பல் பிரோபெலர் வணிக ரீதியாக சாத்தியமானது; அதே பாகத்தை தூள் படுக்கை அல்லது தூள் DED அமைப்பு மூலம் தயாரிக்க அதிக அளவு மற்றும் விலையுயர்ந்த அமைப்பு தேவைப்படும், மேலும் வீழ்படிவு நேரம் நாட்களில் அல்ல, வாரங்களில் அளவிடப்படும்.

ஒரு கிலோகிராமுக்கான செலவு

அதிக வீழ்படிவு விகிதம், அதிக பொருள் பயன்பாடு மற்றும் குறைந்த மூலப்பொருள் செலவு ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த விளைவு, வயர் அச்சிடுதல் பெரிய உலோக கூடுதல் பாகங்களை பொருளாதார ரீதியாக செயல்பாட்டுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது. டைட்டானியம் கலவைகளுக்கு, கம்பியை அடிப்படையாகக் கொண்ட வீழ்படிவு செலவு முடிவடைந்த பாகத்தின் ஒரு கிலோகிராமுக்கு 150–300 ஆகும், அதே நேரத்தில் பொடியை அடிப்படையாகக் கொண்ட லேசர் DED க்கு 400–800 மற்றும் பொடி பெட் கலன் ஒன்றின் சேர்க்கைக்கு $800–2,000+ ஆகும். எஃகு மற்றும் நிக்கல் கலவைகளுக்கு, விகிதங்கள் ஒத்தவையாக இருந்தாலும் மொத்த செலவுகள் குறைவாக இருக்கும்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

பொடியை அடிப்படையாகக் கொண்ட உலோக 3D அச்சிடுதலை விட கம்பி அச்சிடுதல் எவ்வளவு வேகமாக இருக்கிறது?

லேசர் கம்பி ஊட்டுதல் மணிக்கு ≥1.0 கிலோகிராம் வீழ்படிவு செய்கிறது, அதே நேரத்தில் ஒத்த லேசர் பொடி ஊட்டுதல் மணிக்கு 0.6 கிலோகிராம் மட்டுமே வீழ்படிவு செய்கிறது — இது 40% உற்பத்தித்திறன் நன்மையை வழங்குகிறது. விற்று அடிப்படையிலான கம்பி அமைப்புகள் (WAAM) எஃகு மற்றும் நிக்கல் கலவைகளுக்கு மணிக்கு 2–5 கிலோகிராம் மற்றும் அதிக வீழ்படிவு அமைப்புகளில் மணிக்கு 10 கிலோகிராம் வரை அடைய முடியும். வேகமான பொடி பெட் கலன் ஒன்றின் சேர்க்கை அமைப்புகள் மணிக்கு 0.01–0.1 கிலோகிராம் வீதத்தில் இயங்குகின்றன, இது ஒப்பிடும் போது கம்பி அச்சிடுதலை 10–500 மடங்கு வேகமாக ஆக்குகிறது.

கம்பி அச்சிடுதல் என்ன காரணத்தால் 100% பொருள் பயன்பாட்டை அடைகிறது?

கம்பி ஒரு தொடர்ச்சியான திட இழையாக உருகிய குழம்பிற்குள் நேரடியாக ஊற்றப்படுகிறது. கம்பியின் ஒவ்வொரு மில்லிமீட்டரும் படிவு உலோகமாக மாறுகிறது. துளிகள் மூலம் ஊட்டும் முறைகளில் 30-50% ஊட்டு பொருள் மிகை ஸ்ப்ரே வடிவில் இழக்கப்படுகிறது — அதாவது, உருகிய குழம்பிற்குள் பாயாமல் வாயு ஓட்டத்தால் வெளியேற்றப்படும் துளிகள். கம்பியின் கிட்டத்தட்ட சரியான பரிமாற்ற திறன், துளிகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட செயல்முறைகளில் ஏற்படும் பொருள் இழப்பை நீக்குகிறது.

கம்பி மூலம் அச்சிடப்பட்ட உலோகம், துளிகள் மூலம் அச்சிடப்பட்ட அல்லது பாரம்பரிய முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட உலோகத்தை விட வலுவானதாக இருக்கிறதா?

ஆம். கம்பி அச்சிடுதல் முழுமையாக அடித்தளமாக்கப்பட்ட படிவுகளை உருவாக்குகிறது, அவை உருக்கு செய்யப்பட்ட பொருள்களின் தன்மைகளை சந்திக்கின்றன அல்லது அதை விட மேம்பட்டவையாக உள்ளன. இன்கோனெல் 625 க்காக, கம்பி-DED கூறுகள் 401 MPa விடுபடு வலிமை, 724 MPa இழுவிசை வலிமை மற்றும் 57% நீட்சியை அடைகின்றன. DED செயல்முறைகளில் விரைவான உறைவு, மிக நுண்ணிய துகள் அமைப்புகளை உருவாக்குகிறது, அவை பொதுவாக ஒட்டிய பொருள்களை விட சிறந்தவையாகவும், கொட்டையிடப்பட்ட பொருள்களுடன் ஒப்பிடத்தக்கவையாகவும் உள்ளன.

கம்பி அச்சிடுதலுக்கு எந்த உலோகங்களைப் பயன்படுத்தலாம்?

டைட்டானியம் அலாய் (Ti-6Al-4V), நிக்கல் அடிப்படையிலான சூப்பர் அலாய் (Inconel 625, 718), துருப்பிடிக்காத எஃகு (316L, 17-4PH), அலுமினிய அலாய் (2319, 4043, 5356), கார்பன் எஃகு மற்றும் கோபால்ட்-கு கம்பி உற்பத்தியாளர்கள், உலோகத் தையல் பயன்பாடுகளுக்குப் பதிலாக, கூடுதல் உற்பத்தி வெப்ப சுழற்சிகளுக்கு குறிப்பாக உகந்ததாக உலோகக் கலவை கலவைகளை வழங்குகிறார்கள்.

கம்பி அச்சிடலின் மேற்பரப்பு முடித்தல் வரம்புகள் என்ன?

அடுக்கு அச்சு மேற்பரப்புகள் ஒரு பண்புக்கூறு அடுக்கு அமைப்புடன் உள்ளன, மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை பொதுவாக தூள் படுக்கை இணைப்பை விட 10-25 μm கடினமானது (Ra 5-15 μm) ஆனால் மணல் வார்ப்புடன் ஒப்பிடத்தக்கது. செயல்பாட்டு மேற்பரப்புகள் (பார்டிங் பத்திரிகைகள், சீல் மேற்பரப்புகள், இணைப்பு முகங்கள்) தேவையான சகிப்புத்தன்மை மற்றும் மேற்பரப்பு விவரக்குறிப்புகளுக்கு CNC இயந்திரத்தால் முடிக்கப்படுகின்றன. கலப்பின சேர்க்கை-கழிப்பு முறைகள் ஒரே அமைப்பில் அடுக்குதல் மற்றும் இயந்திரமயமாக்கலைச் செய்கின்றன, மறுசீரமைப்பை அகற்றுகின்றன.

டைட்டானியம் போன்ற எதிர்வினை உலோகங்களை கம்பி அச்சிடுதல் எவ்வாறு கையாளுகிறது?

டைட்டானியம் கம்பி அச்சிடுதலுக்கு ஒரு மூடிய அறையில் அல்லது உள்ளூர் பாதுகாப்பு வாயு வழங்கும் அமைப்பின் மூலம் இனர்ட் வளிமண்டல பாதுகாப்பு தேவை — பொதுவாக உயர் தூய்மை ஆர்கான் —. கம்பி உள்ளீட்டுப் பொருள் டைட்டானியம் தூளைப் போல பைரோஃபாரிக் (தீ மற்றும் வெடிப்பு ஆபத்துகளை ஏற்படுத்தும்) அல்ல. இந்த பாதுகாப்பு நன்மை, அதிக பொருள் பயன்பாடு ஆகியவற்றுடன் சேர்ந்து, தொழில்துறை அளவில் டைட்டானியம் கூட்டு தயாரிப்பிற்கு கம்பியை முன்னுரிமை உள்ளீட்டுப் பொருளாக மாற்றுகிறது.