定向能量沉积（DED）中的层间冷轧严格要求高刚性液压加载系统，因为沉积材料在低于 200°C 的温度下表现出极高的抗变形能力。为了克服这种阻力并诱导必要的塑性变形，系统必须能够在不发生机械挠曲的情况下提供高达 160 kN 的轧制载荷。
为了细化 DED 组件的晶粒结构并消除残余应力，设备必须克服巨大的材料阻力。刚性液压系统是施加连续、高强度压力以确保工艺可重复性的唯一可靠方法。
DED 中变形的物理学
克服极端阻力
当 DED 沉积材料冷却至低于 200°C 的温度时，它们会变得异常坚硬。这种状态产生了极高的变形阻力，使得材料在物理上难以操控。
巨大力的要求
为了对材料的微观结构产生任何显著影响，轧制系统必须施加巨大的力。主要参考资料表明，需要高达160 kN的轧制载荷才能达到所需的效果。
实现塑性变形
目标不仅仅是接触表面，而是诱导塑性变形。这种永久性的形状变化是驱动材料内部结构发生有益变化的关键机制。
确保工艺可靠性
连续施压
标准机械系统在 160 kN 的载荷下可能会发生挠曲或屈服。高刚性液压系统对于在固化层上保持连续、不变形的压力至关重要。
保证可重复性
在增材制造中，一致性至关重要。坚固的结构可确保施加的力在每一层上保持恒定，从而保证工艺可重复性和零件质量的均匀性。
轧制的关键优势
晶粒细化
刚性系统施加的巨大力会压碎现有的晶粒结构。这迫使材料重结晶成更细小的晶粒，通常可以改善最终零件的机械性能。
残余应力消除
DED 工艺由于快速加热和冷却而自然产生内部应力。高刚性轧制诱导的塑性变形可有效缓解并消除这些残余应力，防止翘曲或开裂。
理解权衡
设备重量和成本
高刚性不可避免地需要更重、更坚固的机械设备。与不采用层间轧制的系统相比，这增加了 DED 设置的物理占地面积和资本成本。
精度与力的平衡
虽然系统提供强大的力量，但必须精确控制。错误地施加 160 kN 的力可能会损坏基材或正在构建的组件的精细特征。
为您的目标做出正确选择
要确定高刚性系统是否对您的 DED 应用是必需的，请考虑您的具体材料目标：
- 如果您的主要关注点是晶粒细化：您必须使用能够克服材料在低温下的屈服强度，以强制进行微观结构改变的系统。
- 如果您的主要关注点是几何精度：您需要刚性来确保逐层消除残余应力，防止零件变形。
您的液压加载系统的刚性是 DED 组件卓越结构完整性的直接推动者。
总结表：
| 特性 | 要求 | 优势 |
|---|---|---|
| 载荷能力 | 高达 160 kN | 克服低于 200°C 时的极端变形阻力 |
| 系统刚性 | 高/不变形 | 防止机械挠曲并确保连续压力 |
| 机制 | 塑性变形 | 驱动微观结构变化和晶粒细化 |
| 工艺影响 | 应力消除 | 防止翘曲、开裂并提高结构完整性 |
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参考文献
- 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
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
