Utječe li površinska obrada na otpornost na koroziju?

Ako ste kupovali ili specificirali3D ispis s metalomdijelova za bilo koju duljinu vremena, vjerojatno ste imali ovo iskustvo: dijelovi izgledaju savršeno kada izađu sa stroja, dobiju odobrenje u prvoj inspekciji, a zatim - tjedana ili mjeseci kasnije - počnu pokazivati ​​mrlje hrđe, udubljenja ili neočekivanu degradaciju na terenu.

Sjedio sam za stolom s mnoštvom frustriranih inženjera i voditelja nabave koji su potrošili dobar novac na SLM 3D Printing Metal samo da bi gledali kako dijelovi padaju na testiranju-sprejom ili izloženosti-u stvarnom svijetu. Najčešća zabluda koju čujem? "To je nehrđajući čelik - ne bi trebao hrđati."

Evo istine od nekoga tko je vidio stotine ovih projekata: površinska obrada često je razlika između dijela koji traje godinama i onog koji se pokvari u mjesecima. USLM 3D ispis metala, -otisnuta površina vaša je najveća ranjivost. Danas povlačim zavjesu o tome zašto se to točno događa i što možete učiniti u vezi s tim.

Jedinstvena površinska geografija SLM 3D ispisa metala

Za razliku od CNC obrade, koja čisto odstranjuje materijal, SLM izrađuje dijelove sloj po sloj od praha. Svaki sloj se topi laserom, a rezultat je površina puna djelomično otopljenih čestica praha, linija slojeva i mikroskopskih udolina - klasični "efekt stubišta".

Uobičajene -ispisane Ra vrijednosti kreću se od 8-25 μm, ponekad više na-površinama okrenutim prema dolje. To nije samo "grubo" - to je krajolik sićušnih pukotina i labavih čestica koje djeluju poput magneta za vlagu, kloride i zagađivače. Ove značajke pretvaraju teoretski-otpornu leguru u dio koji korodira brže od očekivanog.

Posebno su problematične djelomično otopljene čestice praha. Oni stvaraju galvanske ćelije i hvataju elektrolite, ubrzavajući lokaliziranu koroziju. To je razlog zašto mnogi klijenti koji preskoče odgovarajuću završnu obradu površine završe s preuranjenim kvarom, čak i kada koriste vrhunske prahove.

Kako hrapavost površine izaziva koroziju

Korozija u SLM dijelovima obično se pojavljuje u dva glavna oblika:

Korozija u pukotinama: Sićušne praznine i doline zadržavaju ustajalu tekućinu. Razina kisika pada unutar pukotine dok okolno područje ostaje oksigenirano, stvarajući korozivnu bateriju koja nagriza metal.

Jamičasta korozija: Jedna duboka udolina ili ugrađena čestica postaje mjesto inicijacije. Nakon što se sloj pasivnog oksida probije, jama brzo raste, često dovodeći do strukturalnog kvara mnogo prije nego što ostatak dijela pokaže vidljiva oštećenja.

Što je glatkija površina, sloj pasivnog oksida je ujednačeniji i stabilniji (Cr₂O₃ na nehrđajućem čeliku, TiO₂ na titanu). Grube površine narušavaju ovaj sloj i pružaju bezbrojne početne točke za napad.

Kvantitativni podaci(-prosjeci testiranja u stvarnom svijetu):

Veći potencijal pitinga=mnogo bolja otpornost. Podaci ne lažu - završna obrada površine može poboljšati učinak korozije za jedan red veličine.

Ne reagiraju sve legure jednako

Nehrđajući čelik 316L Najčešći izbor za veleprodajne usluge 3D ispisa metala u korozivnim okruženjima. Uvelike se oslanja na svoj-pasivni sloj bogat kromom. Kako-ispisano, 316L je posebno ranjiv jer brzo taljenje i hlađenje može uzrokovati mikro-segregaciju i površinske okside. Pravilno elektropoliranje ne samo da zaglađuje površinu, već značajno obogaćuje sadržaj kroma na površini, dramatično povećavajući učinkovitost.

Titan (Ti-6Al-4V) Prirodno izvrsna otpornost na koroziju zahvaljujući svom stabilnom sloju TiO₂. Međutim, tiskani titan još uvijek nosi alfa kućište i slabo pričvršćene čestice koje je potrebno ukloniti. U pomorskoj ili kemijskoj primjeni, čak i titan ima koristi od ciljane površinske obrade.

Superlegure na bazi-nikla (IN718, IN625) Koriste se u visoko-temperaturnim i visoko korozivnim okruženjima. Otporniji su od nehrđajućeg čelika, ali još uvijek pate od površinskih oksida i segregacije elemenata. Toplinska obrada + završna obrada nije-predmet pregovaranja za dugoročnu-trajnost.

Dobar pružatelj usluga prilagođenog SLM 3D ispisa razumije ove razlike i prilagođava parametre ispisa i naknadnu-obradu u skladu s tim.

Osnovni površinski tretmani za zaustavljanje korozije

Evo što zapravo funkcionira u praksi:

Mehaničko poliranje i pjeskarenje Dobar prvi korak za uklanjanje pudera u prahu i smanjenje velike hrapavosti. Nije dovoljno samo za teške uvjete.

Elektropoliranje Zlatni standard za složene SLM dijelove. Istovremeno uklanja vrhove, rubove i poboljšava pasivni sloj. Izvrsno za interne kanale gdje druge metode ne mogu doseći.

Kemijsko pasiviranje Dodatno ojačava zaštitni oksidni film nakon zaglađivanja.

Toplinska obrada Često se zanemaruje kao alat za koroziju, ali žarenje za ublažavanje naprezanja smanjuje mikro-galvanske ćelije uzrokovane zaostalim naprezanjima.

Najbolja tvornica industrijskog metalnog 3D ispisa integrira ove korake u potvrđeni tok procesa umjesto da ih tretira kao dodatke-.

Scenariji-stvarnog svijeta

Pomorska industrija Offshore kućišta senzora i ventili tiskani u 316L. Budući da-ispisani dijelovi nisu prošli test-sprejom soli za manje od 100 sati. Nakon elektropoliranja + pasiviranja, isti je dizajn premašio 1000 sati s minimalnim pitingom.

Medicinski implantati Hrapave površine se namjerno koriste u zonama-kontaktiranja kostiju za oseointegraciju, ali sve ostale površine moraju biti glatke. Loša završna obrada ovdje dovodi do oslobađanja iona i upale.

Razdjelnici-za rukovanje kiselinom za kemijsku obradu. Glatke unutarnje površine su neophodne - čak i male rupe mogu dovesti do curenja i katastrofalnog kvara.

Usporedba troškova: naknadna-obrada u odnosu na zamjenu dijelova

Završna obrada može dodati 20–40% cijeni dijela, ali njeno preskakanje često košta 5–10 puta više ako uračunate kvarove testiranja, zamjene na terenu, zastoje i potencijalnu odgovornost. Klijent u pomorskom sektoru smanjio je svoju godišnju stopu zamjene za 65% nakon implementacije odgovarajućih površinskih protokola.

Često postavljana pitanja

Mogu li koristiti 3D tiskane metalne dijelove u morskoj vodi bez poliranja?

Općenito ne. Čak i titan ima koristi od odgovarajuće završne obrade pri dugotrajnoj-izloženosti moru.

Poboljšava li pjeskarenje ili smanjuje otpornost na koroziju?

Pomaže kao pred{0}}korak uklanjanjem slobodnih čestica, ali sam obično nije dovoljan. Nakon toga mora uslijediti poliranje ili pasivizacija.

Koja je idealna Ra vrijednost za-otporni na koroziju 316L dio?

Ra 0,2–0,4 μm za najagresivnije sredine. Ispod 0,8 μm opći je minimum za dobre performanse.

Zašto moji 3D tiskani dijelovi imaju "mjeze hrđe" čak i kada su izrađeni od titana?

Obično zbog površinske kontaminacije, ugrađenog praha ili alfa kućišta. Pravilno čišćenje i jetkanje to rješavaju.

Obrada površine u SLM 3D ispisu Metal nije kozmetički dodatak - to je jedan od najvažnijih čimbenika koji određuju trajnost-u stvarnom svijetu. Razlika između dijela koji pouzdano radi godinama i onog koji prerano pokvari često se svodi na to koliko je površina dobro pripremljena.

Ako nabavljate veleprodajne usluge 3D ispisa metala ili radite s tvornicom industrijskog 3D ispisa metala, završna obrada površine neka bude dio razgovora od prvog dana. Raspitajte se o njihovom tijeku procesa, podacima o validaciji i iskustvu s vašim specifičnim okruženjem.

Pravi metalni proizvođač 3D ispisa neće samo ispisati vaše dijelove - on će isporučiti dijelove koji zapravo prežive uvjete koje na njih bacite.

Trebate li pomoć u procjeni vašeg trenutnog dobavljača ili optimizaciji površinske obrade za vaš sljedeći projekt? Slobodno se obratite. Nakon što vidim stotine ovih slučajeva, obično prilično brzo mogu uočiti skrivene rizike - i što je još važnije, pokazati vam kako ih riješiti prije nego postanu skupi problemi.