NÂNG CAO CƠ TÍNH VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHI TIẾT IN 3D KIM LOẠI BẰNG GIA CÔNG SIÊU ÂM TẠO CẤU TRÚC NANO BỀ MẶT

Tóm tắt

Lĩnh vực in 3D kim loại có rất nhiều triển vọng trong các ứng dụng công nghiệp, tuy nhiên hiện tại nó còn gặp nhiều vấn đề lớn như chất lượng và cơ tính bề mặt thấp. Nghiên cứu này nhằm mục đích nâng cao cơ tính bề mặt và giảm độ nhám bề mặt của các chi tiết in 3D bằng hợp kim nhôm AlSi10Mg và thép không gỉ 316L, sử dụng phương pháp gia công siêu âm tạo bề mặt cấu trúc nano (nano ultrasonic surface nano-crystal modification, UNSM). Các thí nghiệm đã được thực hiện trên máy CNC, trong đó một đầu bi được lăn ép vào bề mặt của các mẫu in 3D với tần số siêu âm trong khi gia công. Lực ép theo thời gian được đo bằng cảm biến lực kế Kistler và dữ liệu thu thập được phân tích bằng phần mềm NI-DAQ™mx và LabVIEW. Kết quả của nghiên cứu kết luận rung động siêu âm làm giảm và ổn định lực ép lên bề mặt mẫu in 3D trong quá trình xử lý. Sau gia công UNSM, độ cứng bề mặt tăng hơn hai lần, trong khi độ nhám bề mặt giảm từ 38% đến 62%. Những phát hiện này cho thấy tiềm năng đầy hứa hẹn của gia công UNSM trong việc nâng cao tính chất bề mặt và giảm độ nhám bề mặt của các chi tiết in 3D kim loại.

Title

IMPROVING SURFACE PROPERTIES AND QUALITY OF 3D METAL PRINTED PARTS USING ULTRASONIC SURFACE NANO-CRYSTAL MODIFICATION PROCESSING

Abstract

Metal 3D printing holds significant promise for industrial applications, yet it faces challenges such as poor surface properties and quality. This study aims to enhance the surface mechanical property and roughness of AlSi10Mg alloy and 316L stainless steel parts produced through 3D printing, using ultrasonic surface nano-crystal modification (UNSM) processing. Experiments were performed on a CNC machine, where a hard ball, subjected to ultrasonic vibrations, was pressed against the surface of the samples during processing. Real-time force measurements were conducted using a Kistler dynamometer sensor, and the collected data were analyzed using NI-DAQ™mx and LabVIEW software. The results demonstrated that ultrasonic vibration effectively reduced and stabilized the pressing force on the surface during processing. After processing, surface hardness exhibited a remarkable increase of over twofold, while surface roughness decreased by 38% to 62%. These findings indicate the promising