AM Akademie

Mechanické vlastnosti v tahu po chemickém vyhlazování

12. února 2021 Mechanické vlastnosti v tahu po chemickém vyhlazování

Chemické vyhlazování aditivně vyráběných polymerů umožňuje snížení drsnosti povrchu. Výsledná drsnost je přibližně 3x nižší jako před vyhlazováním (viz článek). Nižší drsnost povrchu se sebou nese velké množství benefitů jako například snížení tření, tlakových ztrát, vytvoření lesklého vzhledu, zvýraznění barev, snížení nasákavosti vody a zjednodušení údržby povrchu. Materiály vyráběné pomocí „powder bed fusion“ technologií tak můžou připomínat díly vyráběné konvenčními technologiemi, viz obrázek níže.

Díl po výrobě vlevo, díl po vyhlazení vpravo
Obr. 1 Díl z materiálu PA12 (MJF) bez zpracování VLEVO a po vyhlazení VPRAVO

 

Technologie umožňuje zpracovávat širokou škálu materiálů. Kromě termoplastů (např.: PA, ABS a PC) je kompatibilní také s termoplastickými elastomery (např.: TPE, TPU a PEBA). Kromě čistých polymerů je možné upravovat povrch také kompozitních materiálů s přídavkem například skelných a uhlíkových vláken nebo látek zpomalujících hoření. Výhod je nesporně mnoho. Co se ale děje s mechanickými vlastnostmi takto upravených dílů? Pro demonstraci jsme vykonali celkem 8 tahových zkoušek těles typu ISO 527-2 1A (o tloušťce 4 mm). Každá z hodnot tedy reprezentuje průměr ze čtyř měření. Jak je možné vidět v tabulce níže, tak v případě termoplastů nedochází k velmi výrazným změnám.

No alt text provided for this image
Tab. 1 Výsledky tahových zkoušek materiálu PA12 (MJF) // E – modul pružnosti; σy – mez kluzu; σm – pevnost v tahu; εb – poměrné prodloužení při přetržení

 

Jednou z pozorovatelných změn je snížení modulu pružnosti materiálu (E) o přibližně 7 %. Pro dosažení stejné deformace jako u surového materiálu je u vyhlazeného zkušebního tělesa potřebné tahové zatížení nižší o přibližně 7 %. Takto malou změnu tuhosti je však možné považovat za zanedbatelnou.

Hlavním benefitem z pohledu mechanických vlastností je zvýšení poměrného prodloužení při přetržení (εb) o přibližně 20 %. V praxi to znamená, že takto zpracovaný materiál se před porušením deformuje o 20 % více. Konstruktér toho může v některých aplikacích s výhodou využít. Vyhlazením se značně omezí výskyt imperfekcí, které můžou způsobovat lokální koncentraci napětí při zatěžování a v důsledku toho také nižší prodloužení při přetržení.

No alt text provided for this imageObr. 2 Tahová zkouška chemicky vyhlazeného vzorku z materiálu PA12

 

Nutno však podotknout, že změny jsou značně závislé na geometrii daného dílu. U dílů s tenkými stěnami se tyto efekty projeví výrazněji jako u dílů s vyšší tloušťkou stěn. Výsledky jsou platné pro testovací tělesa o tloušťce 4 mm a můžou tak vhodně posloužit pro orientaci. Kromě toho je vliv vyhlazení na mechanické vlastnosti závislý také na zvolených procesních parametrech vyhlazování.

Použitím různých parametrů je možné dosáhnout různého finálního vzhledu a drsnosti povrchu. Pro co nejkonstantnější vyhlazení povrchů je vhodné díl navrhovat s co nejbližšími tloušťkami stěn jednotlivých prvků dílu.

Neváhejte a poraďte se s naším týmem o Vaší konkrétní aplikaci.

Další články