后处理系统在晶格结构制造链中是不可或缺的，因为它们可以纠正增材制造过程中产生的固有缺陷。未经处理的“打印即用”晶格件存在显著的残余应力和表面缺陷，这些缺陷会损害其结构完整性。需要进行真空热处理和化学抛光来中和这些问题，确保零件在实际条件下可靠运行。
增材制造创造了几何形状，而后处理定义了性能。没有热处理来缓解应力，也没有抛光来光滑表面，复杂的晶格结构很可能会过早失效。
解决内部结构完整性问题
残余应力问题
增材制造固有的逐层制造工艺会带来显著的热挑战。随着材料熔化和快速冷却，零件内部会积累残余热应力。
真空热处理的作用
这些内部应力会导致零件变形或意外失效。真空热处理炉对于消除这些残余应力至关重要。
除了应力释放，这些炉子还可以优化材料的金相显微组织。这确保了金属具有其预期应用所需的正确物理性能。
提高表面质量和疲劳寿命
台阶效应和粉末粘附
由于晶格结构是分层打印的，支柱通常呈现“台阶效应”而不是光滑的斜坡。此外，未熔化的粉末颗粒经常会粘附在晶格的复杂网格上。
表面粗糙度的影响
这些表面不规则性会充当应力集中点。如果未经处理，这些微观粗糙点将成为裂纹的起点，严重缩短零件的寿命。
化学抛光的作用
使用化学或电解抛光系统来溶解这些表面不规则性。通过显著降低晶格支柱的表面粗糙度，这些处理可以消除裂纹的起始点。这种光滑处理显著提高了结构的疲劳寿命，使其能够承受重复的循环载荷。
跳过后处理的风险
显微组织不稳定
至关重要的是要认识到，晶格结构在离开打印机时并未“完成”。没有真空热处理，材料仍处于应力状态，导致不可预测的机械行为。
耐久性受损
同样，忽视表面处理是一个主要的陷阱。晶格件在尺寸上可能看起来准确，但如果支柱仍然粗糙，零件在疲劳作用下很可能会失效。跳过抛光的代价是组件运行寿命的急剧缩短。
根据您的目标做出正确的选择
为确保您的晶格结构符合工程标准，您必须根据您试图防止失效的模式来匹配后处理方法。
- 如果您的主要重点是尺寸稳定性：优先考虑真空热处理以消除可能导致翘曲或变形的残余应力。
- 如果您的主要重点是循环耐久性：优先考虑化学或电解抛光以光滑表面缺陷并最大化疲劳寿命。
后处理是外观正确的原型与性能正确的生产零件之间的区别。
总结表：
| 后处理方法 | 主要解决问题 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 真空热处理 | 残余热应力 | 显微组织优化和尺寸稳定性 |
| 化学抛光 | 表面粗糙度和粉末粘附 | 提高疲劳寿命和消除裂纹起始点 |
| 电解抛光 | “台阶效应” | 更光滑的支柱表面和卓越的耐久性 |
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参考文献
- Abas Ahmad, Francesca Campana. Bird’s Eye View on Lattice Structures: Design Issues and Applications for Best Practices in Mechanical Design. DOI: 10.3390/met13101666
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
