고강성 유압 로딩 시스템은 방향성 에너지 증착(DED)의 층간 냉간 압연에 엄격하게 필요합니다. 이는 증착된 재료가 200°C 미만의 온도에서 극심한 변형 저항을 나타내기 때문입니다. 이 저항을 극복하고 필요한 소성 변형을 유도하려면 시스템은 기계적 처짐 없이 최대 160kN의 압연 하중을 전달할 수 있어야 합니다.
DED 부품의 결정립 구조를 미세화하고 잔류 응력을 제거하려면 장비가 엄청난 재료 저항을 극복해야 합니다. 공정 반복성을 보장하기에 충분히 안정적으로 연속적이고 높은 크기의 압력을 적용하는 유일한 방법은 강성 유압 시스템입니다.
DED에서의 변형 물리학
극심한 저항 극복
DED로 증착된 재료가 200°C 미만으로 냉각되면 매우 단단해집니다. 이 상태는 극심한 변형 저항을 생성하여 재료를 물리적으로 조작하기 어렵게 만듭니다.
막대한 힘의 필요성
재료의 미세 구조에 상당한 영향을 미치려면 압연 시스템이 엄청난 힘을 가해야 합니다. 주요 참고 자료에 따르면 필요한 효과를 얻으려면 최대 160kN의 압연 하중이 필요합니다.
소성 변형 달성
목표는 단순히 표면을 만지는 것이 아니라 소성 변형을 유도하는 것입니다. 이 영구적인 형태 변화는 재료의 내부 구조에 유익한 변화를 일으키는 메커니즘입니다.
공정 신뢰성 보장
연속적인 압력 적용
표준 기계 시스템은 160kN 하중에서 휘거나 변형될 수 있습니다. 고강성 유압 시스템은 응고된 층에 대해 지속적이고 변형되지 않는 압력을 유지하는 데 필수적입니다.
반복성 보장
적층 제조에서는 일관성이 가장 중요합니다. 견고한 구조는 적용된 힘이 각 층마다 일정하게 유지되도록 하여 공정 반복성과 균일한 부품 품질을 보장합니다.
압연의 중요한 이점
결정립 미세화
강성 시스템이 가하는 막대한 힘은 기존 결정립 구조를 분쇄합니다. 이는 재료가 더 미세한 결정립으로 재결정되도록 강제하며, 일반적으로 최종 부품의 기계적 특성을 향상시킵니다.
잔류 응력 제거
DED 공정은 빠른 가열 및 냉각으로 인해 자연적으로 내부 응력을 발생시킵니다. 고강성 압연에 의해 유도된 소성 변형은 이러한 잔류 응력을 효과적으로 완화하고 제거하여 뒤틀림이나 균열을 방지합니다.
절충점 이해
장비 무게 및 비용
높은 강성은 필연적으로 더 무겁고 더 견고한 기계를 필요로 합니다. 이는 층간 압연을 사용하지 않는 시스템에 비해 DED 설정의 물리적 공간과 자본 비용을 증가시킵니다.
정밀도 대 힘
시스템은 강력한 힘을 제공하지만 정밀하게 제어해야 합니다. 160kN의 힘을 잘못 적용하면 기판이나 제작 중인 부품의 섬세한 특징이 손상될 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
DED 응용 분야에 고강성 시스템이 필요한지 여부를 결정하려면 특정 재료 목표를 고려하십시오.
- 결정립 미세화가 주요 초점인 경우: 저온에서 재료의 항복 강도를 극복하여 미세 구조 변화를 강제할 수 있는 시스템을 사용해야 합니다.
- 형상 정확도가 주요 초점인 경우: 잔류 응력이 층별로 제거되어 부품 왜곡을 방지하는 데 필요한 강성이 필요합니다.
유압 로딩 시스템의 강성은 DED 부품의 우수한 구조적 무결성을 직접적으로 가능하게 합니다.
요약 표:
| 특징 | 요구 사항 | 이점 |
|---|---|---|
| 하중 용량 | 최대 160kN | 200°C 미만에서 극심한 변형 저항 극복 |
| 시스템 강성 | 높음/변형되지 않음 | 기계적 처짐 방지 및 지속적인 압력 보장 |
| 메커니즘 | 소성 변형 | 미세 구조 변화 및 결정립 미세화 추진 |
| 공정 영향 | 응력 제거 | 뒤틀림, 균열 방지 및 구조적 무결성 향상 |
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참고문헌
- Francisco Werley Cipriano Farias, J.P. Oliveira. Directed energy deposition + mechanical interlayer deformation additive manufacturing: a state-of-the-art literature review. DOI: 10.1007/s00170-024-13126-5
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