ما دقة الأبعاد وخشونة السطح التي يمكن تحقيقها لأجزاء Inconel بتقنية DMLS؟

من منظور هندسي، تعتمد الدقة القابلة للتحقيق وخشونة السطح في أجزاء إنكونيل المصنعة بتقنية التحلب المعدني المباشر بالليزر (DMLS) على ما إذا كانت تُستخدم كما هي بعد الطباعة (“as-printed”) أو تُدمج مع عمليات تشغيل CNC للسبائك الفائقة اللاحقة لتحقيق الأبعاد النهائية. في سير العمل لدينا، نعامل DMLS كعملية قريبة من الشكل النهائي، ثم نقوم بإنهاء المناطق الحرجة باستخدام تشغيل دقيق لضمان مطابقة مكونات إنكونيل لمعايير الدقة الخاصة بقطاعات الطيران والطاقة.

دقة الأبعاد في الحالة المطبوعة (As-built) لأجزاء إنكونيل المصنعة بتقنية DMLS

عند استخدام مجموعات معلمات مضبوطة بشكل صحيح، تحقق الأجزاء المطبوعة بتقنية DMLS من إنكونيل عادةً تسامحات أبعاد في حدود ±0.1–0.2 مم لكل 100 مم، شريطة وجود استراتيجية دعم فعالة وإدارة حرارية جيدة أثناء البناء. يمكن إعادة إنتاج التفاصيل الصغيرة مثل الأضلاع والهياكل الشبكية وقنوات التبريد حتى أحجام ميزات تتراوح بين 0.3 و0.5 مم، ولكن الجدران الرقيقة والميزات الطويلة الرفيعة تكون أكثر حساسية للتشوه.

يمكن أن تؤدي تراكمات الحرارة والإجهادات المتبقية إلى انحناء طفيف أو ما يُعرف بتشوه “الموزة” في المقاطع الطويلة الرفيعة. لمواجهة ذلك، نصمم سماحات تشغيل إضافية على الأسطح الحاجزة والفلنجات والثقوب، ونوجّه الأجزاء في غرفة الطباعة لتقليل الزوايا المتدلية. في مكونات التوربينات أو غرف الاحتراق أو المنافذ في مجالات الطيران والفضاء وتوليد الطاقة، يضمن هذا النهج أن تكون التسامحات النهائية ناتجة عن عمليات التشغيل اللاحقة لا عن الانحرافات الناتجة من الطباعة.

خشونة السطح في الحالة المطبوعة مقارنة بالمتطلبات الوظيفية

في الحالة المطبوعة، تكون أسطح إنكونيل المصنعة بتقنية DMLS خشنة نسبيًا بسبب الجزيئات نصف المنصهرة وتأثير التدرج الطبقي. تتراوح قيم Ra النموذجية بين 8 و15 ميكرومتر على الأسطح العمودية والمائلة، بينما تكون الأسطح العلوية أكثر نعومة قليلًا، والمناطق السفلية أو المتدلية أكثر خشونة. بالنسبة للقنوات الداخلية، يمكن أن تكون هذه الخشونة مفيدة لتعزيز انتقال الحرارة في بعض التصاميم، لكنها غير مقبولة للأسطح الحاجزة أو المحاور الدوارة أو الفتحات الدقيقة ذات المتطلبات الصارمة.

عندما تكون هناك حاجة لجودة سطح أعلى، نضيف سماحة تشغيل إضافية أو نطبق معالجات سطحية موضعية. من الضروري تحديد في الرسومات الهندسية أي الأسطح يمكن أن تبقى “كما طُبعت” وأيها يجب إنهاؤه بمستوى “كما شُغل”، لضمان تخطيط دقيق للعملية منذ البداية.

تحقيق تسامحات دقيقة من خلال التشغيل والطحن الدقيق

لتحقيق تسامحات دقيقة وخشونة منخفضة، نجمع عادةً بين تقنية DMLS وعمليات التشغيل الدقيق والطحن CNC عالية الدقة. بعد إزالة الإجهاد وغالبًا بعد الضغط المتساوي السخونة، يتم إنهاء الثقوب والفلنجات والأسطح البينية في سبائك مثل Inconel 718 إلى تسامحات تتراوح بين ±0.01 و0.02 مم، مع إمكانية الوصول إلى تسامحات أكثر دقة في الأسطح القصيرة.

فيما يتعلق بتشطيب السطح، يمكن أن تحقق عمليات الخراطة والفرز والطحن قيم خشونة Ra تتراوح بين 0.8 و1.6 ميكرومتر للأسطح الوظيفية. أما الأسطح الحاجزة أو المحاور الدوارة، فيمكن أن تنخفض الخشونة إلى أقل من Ra 0.4 ميكرومتر باستخدام الطحن الفائق أو التلميع النهائي. وعندما يسمح الشكل الهندسي، يمكننا أيضًا تطبيق التلميع المراقب وفقًا لإرشادات تلميع الأجزاء CNC لتحسين مقاومة الاحتكاك وزيادة عمر التعب.

إرشادات التصميم والفحص للأجزاء الدقيقة المصنعة بتقنية DMLS

بالنسبة للمصممين، المفتاح هو اعتبار DMLS عملية قريبة من الشكل النهائي: أضف سماحة تشغيل بين 0.3 و0.7 مم على المناطق ذات الدقة العالية، ووجّه الأسطح المرجعية الأساسية بما يقلل التشوه، واحتفظ بمساحة كافية لوصول أدوات تشغيل CNC. داخليًا، نتحقق من الدقة والخشونة من خلال فحص CMM لعناصر مرجعية تُبنى بجانب القطع، وباستخدام التصوير المقطعي (CT) عند الحاجة للتحقق من البنية الداخلية أو المسامية.

وباختصار، توفر تقنية DMLS وحدها دقة متوسطة وأسقفًا خشنة نسبيًا مناسبة للنماذج الوظيفية والقنوات الداخلية، ولكن عند دمجها مع عمليات الإنهاء الدقيقة مثل التشغيل والطحن والتلميع، يمكن لأجزاء إنكونيل المصنعة بهذه الطريقة أن تحقق تسامحات وجودة سطح تضاهي تلك الخاصة بالمكونات التقليدية المصنوعة للظروف الحرارية العالية.