Antes de hablar sobre el alivio del estrés, primero comprendamos qué es el estrés residual.
¿Qué es el estrés residual?
El estrés residual es el estrés que existe en un objeto para mantener el equilibrio cuando no hay ningún factor externo que actúe sobre él. Durante el proceso de fabricación, las piezas se verán afectadas por diversos factores, como los procesos. Cuando estos factores desaparecen, si los efectos mencionados anteriormente y los efectos sobre los componentes no pueden eliminarse por completo, todavía quedan algunos efectos e influencias sobre los componentes. El efecto y la influencia de este residual es el estrés residual.
Desde la perspectiva del trabajo energético, cuando la fuerza externa provoca la deformación plástica del objeto, provocará la deformación interna del objeto, acumulando así una parte de la energía; cuando se elimina la fuerza externa, se liberará la energía con una distribución desigual de la tensión interna. Si la fragilidad del objeto es baja, entonces el objeto se deformará lentamente, y si la fragilidad es alta, se formarán grietas.
El estrés residual es muy común en la fabricación mecánica, y el estrés residual a menudo se genera en varios procesos. Esencialmente, sin embargo, los mecanismos que generan tensión residual se pueden agrupar en tres categorías:
La primera categoría es la deformación plástica no uniforme;
La segunda categoría, cambios de temperatura desiguales;
La tercera categoría son los cambios estructurales no homogéneos (transiciones de fase).
Peligros del estrés residual
A partir de la clasificación de la tensión residual, se puede ver que la tensión residual hará que el objeto se deforme lentamente, lo que provocará un cambio en el tamaño del objeto, lo que dará como resultado el tamaño no calificado de las piezas mecanizadas. Al mismo tiempo, también tiene una influencia muy importante en su resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión bajo tensión, estabilidad dimensional y vida útil.
Cómo eliminar el estrés residual es un desafío importante en la fabricación aditiva
La tensión residual también es uno de los desafíos más importantes para la fabricación aditiva y, en algunos casos, la tensión residual puede afectar tanto a la pieza impresa que dobla toda la plataforma de construcción, separa la pieza de la plataforma de construcción o agrieta la pieza misma. Esta es una de las razones por las que las piezas fabricadas de forma aditiva a menudo requieren la adición de estructuras de soporte. Solo después de que estas tensiones residuales y concentraciones de tensión se alivian mediante tratamiento térmico, la pieza puede retirarse de la plataforma de formación.
En la actualidad, los métodos de eliminación de fabricación tradicionales incluyen cuatro métodos: tratamiento térmico, prensado de carga estática, envejecimiento por vibración y tratamiento mecánico. Debido a las características técnicas de la fabricación aditiva que se puede moldear sin moldes, es posible considerar la optimización de la topología para superar la tensión residual al diseñar la pieza en sí. Por ejemplo, reducir áreas con espesor irregular y evitar en lo posible grandes cambios transversales; o el diseño de una plataforma de formación de precalentamiento y una cámara de formación de calentamiento en un equipo de impresión 3D puede reducir eficazmente el impacto de la tensión residual. Sin embargo, en esta etapa, cómo mejorar la distribución de la tensión residual aún depende de la experiencia del diseñador, por lo que no se puede evitar cierta tensión residual.
El estrés residual es el estrés que permanece en un material sólido después de que se han eliminado todos los factores que introducen estrés. Los mismos mecanismos que pueden generar tensiones residuales en la fabricación mecánica tradicional se aplican a la fabricación aditiva. En piezas estructurales diseñadas e impresas, la tensión residual inesperada o incontrolable puede provocar el fallo prematuro de la pieza. Es particularmente importante superar eficazmente la tensión residual en la fabricación de piezas.
Software para aliviar el estrés en la impresión 3D
El software de corte UPrise3D de desarrollo propio ha desarrollado una función de alivio de tensión. Al activar esta función, el método de impresión y la ruta se planifican automáticamente de acuerdo con las diferentes estructuras del modelo de pieza de alivio de tensión para minimizar la acumulación de tensión residual. En el proceso de impresión, se puede realizar el control de la deformación del modelo en el paso de sinterización.
La siguiente es una explicación de los casos de impresión con y sin la función de alivio de tensión habilitada por la impresión:
Se puede ver en las partes estructurales que después de activar la función de alivio de tensión, básicamente no hay desviación en el ángulo después de la sinterización. Para las partes estructurales sin la función de alivio de tensión, la deformación obvia se puede ver intuitivamente y la desviación del ángulo es relativamente grande.
Para algunos modelos de paredes delgadas, la deformación posterior a la sinterización puede ocurrir debido a la acumulación de tensión en la dirección de impresión. De la comparación de los siguientes dos grupos de muestras de paredes delgadas, se puede ver que después de que se activa la función de alivio de tensión, el producto sinterizado es obviamente
El alivio del estrés es muy importante en la impresión 3D, tendremos en cuenta este factor en la impresión, por lo que las piezas que imprimimos son 99 por ciento estables y no se deforman, tuercen, etc.