دھاتی 3D پرنٹنگ کے لیے گرمی کے علاج کے عام طریقے کیا ہیں؟

1. اینیلنگ کا علاج: بچ جانے والے تناؤ سے چھٹکارا حاصل کریں اور طول و عرض کو مزید مستحکم بنائیں۔
اینیلنگ کے عمل میں حصے کو ایک خاص درجہ حرارت پر گرم کرنا (عام طور پر دوبارہ دوبارہ ترتیب دینے والے درجہ حرارت سے نیچے)، اسے ایک مقررہ وقت تک وہاں رکھنا، اور پھر اسے آہستہ آہستہ ٹھنڈا کرنا شامل ہے۔ یہ مواد میں اندرونی تناؤ کو جاری کرتا ہے، اناج کو بہتر کرتا ہے یا پھر سے دوبارہ تشکیل دیتا ہے، اور پروسیسنگ کی کارکردگی اور جہتی استحکام کو بہتر بناتا ہے۔
اسے کہاں استعمال کرنا ہے:
تناؤ سے نجات: لیزر پاؤڈر بیڈ میلٹنگ (SLM) طریقہ بقایا تناؤ کو چھوڑ سکتا ہے کیونکہ یہ اتنی جلدی ٹھنڈا ہوجاتا ہے۔ اینیلنگ بعد میں پروسیسنگ یا استعمال کے دوران مواد کو موڑنے یا تقسیم ہونے سے روکنے کے لیے تناؤ کی سطح کو کم کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، ہوائی جہاز کے ساختی حصوں کو اکثر پرنٹنگ کے بعد 600-650 ڈگری پر اینیل کیا جاتا ہے، جو 80 فیصد سے زیادہ تناؤ کو کم کرتا ہے۔
پلاسٹکٹی کو بڑھانا: اینیلنگ پرنٹ شدہ ٹائٹینیم الائے پرزوں (جیسے Ti6Al4V) کے دانوں کے سائز کو بہتر بناتی ہے اور ان کی لمبائی کو 15% سے 20% تک بڑھاتا ہے، جس سے وہ ان حصوں کے لیے بہتر ہوتا ہے جن کو ٹھنڈا ہونا ضروری ہے۔
جہتی استحکام: صحت سے متعلق سانچے یا آپٹیکل پرزے جہتی بڑھنے کو روک سکتے ہیں جو اس وقت ہوتا ہے جب اینیلنگ ٹریٹمنٹ کے ذریعے تناؤ کو خارج کیا جاتا ہے، جو اعلی-صحت کے معیارات پر پورا اترتا ہے۔
LEAP انجنوں کے لیے ایندھن کی نوزلز بنانے کے معاملے میں، GE Aviation نے پرنٹ شدہ حصوں کے بقایا تناؤ کو 300MPa سے 50MPa تک کم کرنے کے لیے اینیلنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کیا۔ اس سے پرزے زیادہ-دباؤ اور زیادہ-درجہ حرارت کی ترتیبات میں زیادہ مستحکم ہو گئے۔
2. حل اور عمر بڑھنے کے ساتھ علاج: مرکب کو مضبوط بنانا
عمل کا اصول:
ٹھوس محلول کا علاج: محلول ایٹموں کو مکمل طور پر تحلیل کرنے کے لیے مرکب کو ایک اعلی-درجہ حرارت سنگل-فیز زون میں گرم کرنا، ایک سپر سیچوریٹڈ ٹھوس محلول پیدا کرتا ہے، جس کے بعد تیز ٹھنڈک (جیسے پانی بجھانا) اعلی-درجہ حرارت کے ڈھانچے کو محفوظ رکھتا ہے۔
وقت کا علاج: سپر سیچوریٹڈ ٹھوس محلول کو کم درجہ حرارت پر رکھیں (عام طور پر 100 اور 500 ڈگری کے درمیان) تاکہ اسے توڑا جا سکے اور 'فیز' جیسے مضبوطی کے مراحل بنائیں۔ یہ مواد کو زیادہ مضبوط اور سخت بنا دے گا۔
استعمال کی مثال:
نکل-کی بنیاد پر اعلی-درجہ حرارت کے مرکب جیسے Inconel 718 کو پرنٹنگ کے بعد ٹھوس حل علاج (980–1010 ڈگری) اور عمر بڑھنے کے علاج (720 ڈگری × 8h+620 ڈگری × 8h) کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان کی تناؤ کی طاقت 1500MPa سے زیادہ ہے، جو ہوائی جہاز کے انجن ٹربائن ڈسکس کے لیے کافی مضبوط ہے۔
ایلومینیم مرکب، جیسے AlSi10Mg، T6 ہیٹ ٹریٹمنٹ (505 ڈگری ٹھوس محلول + 170 ڈگری عمر بڑھنے) کے بعد 30% مشکل ہو جاتا ہے۔ یہ ہلکے وزن کے ساختی حصوں کے لیے اچھا بناتا ہے۔
طاقت اور سختی کا بہترین امتزاج حاصل کرنے کے لیے، Ti6Al4V ٹائٹینیم الائے کو ٹھوس محلول (950 ڈگری) اور عمر رسیدہ (550 ڈگری) کے ساتھ علاج کیا جاتا ہے۔ یہ آرتھوپیڈک امپلانٹس کے لیے اچھا بناتا ہے۔
مثال کے طور پر، SpaceX کے Raptor انجن کا کمبشن چیمبر Inconel 718 پرنٹ شدہ پرزوں سے بنایا گیا ہے جو 2000 ڈگری سیلسیس تک زیادہ دیر تک گرم رہنے کے بعد بھی مضبوط رہتا ہے، جس کی وجہ سے راکٹ کا بار بار استعمال ممکن ہے۔
3. ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ (HIP): اندرونی خامیوں سے چھٹکارا حاصل کرنا اور مواد کو گھنا بنانا
عمل کا اصول: HIP میں، پرزوں کو ایک ہائی پریشر کنٹینر میں رکھا جاتا ہے اور ایک غیر فعال گیس (جیسے آرگن) ماحول کے ساتھ ایک اعلی درجہ حرارت (عام طور پر 1000–1200 ڈگری) اور ہائی پریشر (100–200 MPa) کے سامنے لایا جاتا ہے۔ اس سے مواد کی شکل بدل جاتی ہے، چھیدوں اور مائیکرو کریکس بند ہو جاتے ہیں اور تقریباً 100% کثافت تک پہنچ جاتے ہیں۔
کیس استعمال کریں:
ٹربائن بلیڈ اور کمبشن چیمبر ہوائی جہاز کے دو اہم حصے ہیں جن کو بہت زیادہ درجہ حرارت اور تناؤ کو سنبھالنے کے قابل ہونا ضروری ہے۔ HIP ٹریٹمنٹ انٹر لیئر بانڈنگ کے مسائل کو حل کر سکتا ہے اور تھکاوٹ کی زندگی کو 3 سے 5 گنا طویل بنا سکتا ہے۔
HIP ٹریٹمنٹ کا استعمال میڈیکل امپلانٹس پر کیا جاتا ہے جس میں ایسیٹیبلر کپ اور اسپائنل فیوژن ڈیوائسز شامل ہیں تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ مواد سوراخ سے پاک ہے{0}}، دھاتی آئن کے اخراج کے خطرے کو کم کرتا ہے، اور بایو مطابقت کے لیے FDA کے سخت معیارات کو پورا کرتا ہے۔
HIP پیچیدہ ساختی حصوں، بشمول کولنگ چینلز کے ساتھ انجن کی نوزلز میں بچ جانے والی اندرونی مدد کی وجہ سے پیدا ہونے والے مسائل کو حل کر سکتا ہے، تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ وہ اچھی طرح کام کر رہے ہیں۔
مثال کے طور پر، سیمنز انرجی گیس ٹربائن بلیڈ بنانے کے لیے HIP ٹریٹمنٹ کا استعمال کرتی ہے۔ اس سے طباعت شدہ پرزوں کی پورسٹی 0.5% سے 0.01% تک کم ہو جاتی ہے، اعلی-درجہ حرارت کی کریپ کارکردگی میں 40% بہتری آتی ہے، اور بلیڈ کو 100,000 گھنٹے سے زیادہ کی زندگی ملتی ہے۔
4. بجھانا اور غصہ کرنا: سختی اور سختی کے درمیان صحیح توازن تلاش کرنا
عمل کا اصول:
بجھانا: ٹکڑوں کو اس درجہ حرارت پر گرم کرنا جہاں وہ آسٹنائٹ میں بدل جاتے ہیں اور پھر انہیں جلدی سے ٹھنڈا کرنا (مثال کے طور پر تیل یا پانی سے) ایک مارٹینیٹک ڈھانچہ بنانا جو بہت مشکل ہے۔
ٹیمپرنگ: مارٹین سائیٹ کو توڑنے کے لیے، بجھانے والے تناؤ سے چھٹکارا حاصل کریں، اور مواد کو سخت بنائیں، اسے کم درجہ حرارت (150–650 ڈگری) پر رکھیں۔
اسے کہاں استعمال کیا جا سکتا ہے:
ٹول اسٹیل: H13 ہاٹ ورک مولڈ اسٹیل، مثال کے طور پر، 1050 ڈگری پر بجھایا جاتا ہے اور پرنٹنگ کے بعد 580 ڈگری پر ٹمپرڈ ہوتا ہے۔ اس میں 52HRC کی سختی ہے اور تھرمل تھکاوٹ کی کارکردگی میں 50% اضافہ ہے، جو اسے ڈائی-کاسٹنگ مولڈز کے لیے اچھا بناتا ہے۔
بجھانا (1050 ڈگری) اور کم-درجہ حرارت (200 ڈگری) سٹینلیس سٹیل، جیسے 316L، مضبوط اور سنکنرن کے خلاف زیادہ مزاحم بناتا ہے۔ یہ کیمیائی آلات کے لیے ایک اچھا انتخاب بناتا ہے۔
ٹھوس حل اور عمر بڑھنے کے علاج کے بعد، 18Ni300 جیسا مارٹینیٹک عمر رسیدہ اسٹیل 2000MPa تک کی طاقت تک پہنچ سکتا ہے۔ اس کا استعمال اعلی-صاف سے متعلق سانچوں یا ایرو اسپیس ڈھانچے کے حصوں کے لیے کیا جاتا ہے۔
بوئنگ 3D پرنٹ شدہ ٹائٹینیم الائے لینڈنگ گیئر کے پرزے بنانے کے لیے بجھانے والے ٹیمپرنگ کے عمل کو استعمال کرتی ہے۔ یہ ان کی طاقت کو بلند رکھتے ہوئے اثرات (35J/cm²) کے خلاف سخت بناتا ہے، جس کی FAA کو ایئر قابلیت کے سرٹیفیکیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔
5. سائیکلک ہیٹ ٹریٹمنٹ: سپراللویز کے مائیکرو اسٹرکچر کو بہتر بنانا
عمل کا اصول: مواد کے مائیکرو اسٹرکچر کو کئی حرارتی اور کولنگ سائیکلوں سے گزر کر کنٹرول کیا جاتا ہے۔ اس میں اناج کے سائز کو بہتر بنانا اور کمپوزیشن کی تقسیم کو مزید یکساں بنانا شامل ہے، جو کہ نکل-کی بنیاد پر ایسے سپر ایللوز کے لیے اچھا ہے جو مشین کے لیے مشکل ہیں۔
کب استعمال کریں:
CMSX-4 سنگل کرسٹل الائے: پرنٹنگ کے بعد، یہ ڈینڈرائٹ کی علیحدگی سے چھٹکارا حاصل کرنے اور اسے اعلی درجہ حرارت پر بہتر بنانے کے لیے ملٹی اسٹیج ہیٹ ٹریٹمنٹ (2 گھنٹے کے لیے 1280 ڈگری، 4 گھنٹے کے لیے 1120 ڈگری اور 24 گھنٹے کے لیے 870 ڈگری) سے گزرتا ہے۔
سائکلک ہیٹ ٹریٹمنٹ کاربائیڈز کی تقسیم کو بہتر بنا سکتا ہے اور کوبالٹ پر مبنی مرکبات جیسے سٹیلائٹ 6 20% زیادہ مزاحم بنا سکتا ہے، جو انہیں والو سیل کرنے والی سطحوں کے لیے اچھا بناتا ہے۔
ایک عام منظر نامے میں، رولز رائس نے RB3025 ہوائی جہاز کے انجن کو ٹربائن ڈسکس بنانے کے لیے سائیکلک ہیٹ ٹریٹمنٹ کا استعمال کیا۔ اس سے پرنٹ شدہ پرزوں کی کم سائیکل تھکاوٹ کی زندگی 5000 سائیکلوں سے 20000 سائیکلوں تک بڑھ گئی، جس نے انجنوں کی نئی نسل بنانے میں مدد کی۔
6. صنعت میں رجحانات اور مسائل
ذہین کنٹرول: AI الگورتھم اصل وقت میں درجہ حرارت اور تناؤ کے ڈیٹا پر نظر رکھ کر ہیٹ ٹریٹمنٹ سیٹنگز کو تبدیل کرتے ہیں۔ یہ آپ کو "ایک بھٹی، ایک پالیسی" کو بالکل ریگولیٹ کرنے دیتا ہے۔
جامع عمل: ہیٹ ٹریٹمنٹ کو HIP، سطحی کوٹنگ، اور دیگر عملوں کے ساتھ ملا کر، ہمارے پاس "پرنٹنگ ہیٹ ٹریٹمنٹ کوٹنگ" نامی ایک مربوط حل ہے جو بہتر اور تیزی سے کام کرتا ہے۔
مواد کی موافقت: 3D پرنٹنگ کو مزید کارآمد بنانے کے لیے، نئے دھاتی مواد جیسے ہائی اینٹروپی مرکبات اور بے ساختہ مرکبات کو جدید طریقوں سے حرارتی-علاج کرنے کی ضرورت ہے۔
مشکل
لاگت: HIP ٹیکنالوجی کی بھاری سرمایہ کاری اور آپریٹنگ اخراجات چھوٹے اور درمیانے درجے کے- کاروباروں کے لیے برداشت کرنا مشکل بنا دیتے ہیں۔
اخترتی کا کنٹرول: گرمی کے علاج کے دوران، پیچیدہ ساختی حصے تڑپ سکتے ہیں، اس لیے سپورٹ ڈیزائن کو تخروپن کے ذریعے بہتر کرنے کی ضرورت ہے۔
معیاری کمی: صنعت میں گرمی کے علاج کے عمل کے لیے کوئی ایک بھی اصول نہیں ہے، اور مواد سے حصوں تک ایک جامع سلسلہ معیاری نظام کی ضرورت ہے۔