산업용 박스 저항로는 레이저 분말 베드 융합(LPBF)을 통해 제작된 금속 부품의 열 후처리 메커니즘입니다. 이 로는 담금질 및 뜨임 열처리를 수행하도록 특별히 설계되어, 원시 인쇄 부품과 기능성 산업 부품 사이의 다리 역할을 합니다.
3D 프린팅의 빠른 가열 및 냉각 주기는 내부 불안정성을 야기합니다. 박스 저항로는 이러한 불안정성을 제거하여 이방성 잔류 응력을 제거하고, 미세 구조를 안정화하며, 경도를 정밀 사양으로 조정합니다.
인쇄된 금속의 불안정성 해결
적층 제조 공정, 특히 LPBF는 미시적 수준에서 격렬합니다. 빠른 용융 및 응고 주기를 포함하여 재료에 상당한 장력을 가둡니다.
이방성 잔류 응력 제거
3D 프린터에서 나오는 부품은 내부 장력이 균일하지 않은 경우가 드뭅니다. 인쇄층의 방향에 따라 응력이 달라지는 이방성 잔류 응력을 겪습니다.
이러한 응력은 개입이 없으면 부품이 사용 중에 휘거나 뒤틀리거나 심지어 균열이 발생할 수 있습니다. 박스 저항로는 내부 장력을 완화하기 위해 부품을 가열하여 물리적 모양이 안정적으로 유지되도록 합니다.
미세 구조 안정화
단순한 응력 외에도, 층별 구성으로 인해 인쇄된 금속의 결정립 구조가 불규칙한 경우가 많습니다.
이 로는 재료의 미세 구조가 재구성될 수 있도록 제어된 열 환경을 제공합니다. 이러한 안정화는 부품이 층별 구성의 약점을 나타내는 대신, 하중 하에서 예측 가능하게 작동하도록 보장하는 데 중요합니다.
기계적 특성 최적화
구조가 안정화되면 성능 특성 조정을 위한 초점이 맞춰집니다.
정밀 경도 조정
주요 참조는 이러한 로가 담금질 및 뜨임에 사용된다는 점을 강조합니다. 이것은 이중 단계 공정입니다.
담금질은 금속을 경화시키고, 뜨임은 담금질로 인한 취성을 감소시킵니다. 이러한 온도를 엄격하게 제어함으로써 작업자는 다양한 산업 응용 분야에 필요한 특정 임계값을 충족하도록 부품의 최종 경도를 조정할 수 있습니다.
치수 정확도 보장
응력 완화는 뒤틀림을 방지하지만, 저항로의 정밀한 온도 제어는 치수 공차를 유지하는 데도 중요합니다.
불균일한 가열은 새로운 변형을 유발할 수 있습니다. 이러한 산업용 로의 높은 정확도는 3D 프린터로 달성된 기하학적 복잡성이 경화 공정 중에 보존되도록 합니다.
차이점 및 절충점 이해
공정 오류를 피하기 위해 적층 제조에 사용되는 다양한 로 유형을 구별하는 것이 중요합니다.
저항로 vs. 소결로
박스 저항로를 소결로와 혼동하지 마십시오. 소결로는 일반적으로 세라믹 또는 금속 바인더 제팅을 위해 탈바인더 및 소결(캐리어 재료 제거 및 공극 폐쇄)을 위해 설계되었습니다.
여기서 설명하는 박스 저항로는 이미 융합된 LPBF 부품의 열처리(특성 변경)를 위한 것이지, 그린 부품을 소결하는 것이 아닙니다.
정밀도의 필요성
이 공정의 효과는 전적으로 열 정확도에 달려 있습니다. 로가 엄격한 온도 균일성을 유지할 수 없다면, "응력 완화" 주기가 실제로 새로운 열 응력을 유발할 수 있습니다.
또한, 고온 주기 동안 대기가 올바르게 관리되지 않으면 표면 산화의 위험이 있으며, 이는 제거를 위해 추가 가공이 필요할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
올바른 후처리 프로토콜을 선택하는 것은 구성 요소의 의도된 서비스 환경에 크게 좌우됩니다.
- 기하학적 안정성이 주요 초점인 경우: 이방성 장력을 제거하고 가공 중 뒤틀림을 방지하기 위해 응력 완화 주기를 우선시하십시오.
- 내마모성이 주요 초점인 경우: 담금질 및 뜨임을 위해 로를 사용하여 표면 경도와 내구성을 극대화하십시오.
- 혹독한 환경에서의 신뢰성이 주요 초점인 경우: 부식성 또는 고하중 환경에서 고장을 방지하기 위해 미세 구조가 완전히 안정화되었는지 확인하십시오.
산업용 박스 저항로는 단순한 오븐이 아니라 인쇄된 부품의 재료 특성을 최종 결정하는 정밀 기기입니다.
요약표:
| 공정 유형 | 주요 기능 | AM 부품에 대한 이점 |
|---|---|---|
| 응력 완화 | 이방성 내부 장력 제거 | 뒤틀림, 균열 및 변형 방지 |
| 미세 구조 안정화 | 불규칙한 결정립 구조 재구성 | 하중 하에서 예측 가능한 기계적 거동 보장 |
| 담금질 및 뜨임 | 재료 경도 및 연성 조정 | 특정 산업 성능 수준에 맞게 부품 조정 |
| 치수 제어 | 엄격한 기하학적 공차 유지 | 3D 프린팅 중에 달성된 복잡한 모양 보존 |
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참고문헌
- Alexander Metel, Pavel Podrabinnik. Influence of Postprocessing on Wear Resistance of Aerospace Steel Parts Produced by Laser Powder Bed Fusion. DOI: 10.3390/technologies8040073
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