薄壁3D打印变形：从哪里开始
薄壁3D打印变形，从热梯度遇到自由边的地方开始。1,8 mm的内衬可偏移约0,3 mm。开口内衬的一侧没有东西约束壁面，所以每一轮热循环都多留下一点位移。位移集中在窗口角和法兰边缘。
壁厚1,8 mm的GH3536内衬是个合适的例子。壁够厚能打印，够薄会动，开口大到自由边始终最薄弱。
薄壁3D打印变形在内衬上长什么样？
在内衬上，变形表现为三个可测的症状。法兰失去平面度，窗口框倾斜，壁面在框之间鼓起。三者都不是裂纹，而是只有相对基准测量才看得见的形状误差。
第一个症状最便宜。平板上一测就超0,1 mm的法兰，边缘已经动过，因为边缘比壁面冷得快。第二个是窗口框不再与法兰垂直；框跟着鼓起的壁面走，误差随每轮循环放大。
第三个症状是壁面鼓起。两个框之间，1,8 mm的壁可以鼓出0,2–0,3 mm而没有可见痕迹。同样的薄壁3D打印变形，在每个窗口角重复出现。
薄壁零件设计规则给出把这个鼓包控制在判据内的框与筋尺寸。
残余应力从哪里来？
残余应力来自三个依次到来的源头：熔池、工装和炉子。熔池造出第一个梯度，基板在冷却时约束零件，炉子再次升降温时又加一个梯度。
薄壁变形机理，就是梯度遇到约束；粉末床熔融（PBF）把这两项都显出来。PBF里激光熔化一道，凝固时收缩。下层已经冷了，收缩被约束成应力。1,8 mm的壁上，厚度方向约束弱、长度方向约束强，所以壁会鼓而不是均匀缩小。
基板加上第二重约束。零件在底部被固定，前几层动不了；切下来时应力已经锁在壁里。切前做去应力能释放它。但那是1 180 °C保温1 h的工序，于是它本身成了下一个位移来源。
材料决定量级。LPBF热应力项由熔池决定，不由炉子决定，所以在任何热处理之前就定了。GH3536在20–100 °C之间约13,9 µm/m·K。膨胀本身不是问题；问题是自由边和被约束的底部在同一温度下膨胀量不同。
为什么固溶和HIP会增加位移？
固溶和热等静压（HIP）会增加位移，因为两者都在截面还开着的时候走完整热循环。固溶在1 180 °C保温1 h释放打印应力，而释放并不均匀。自由边先动，被约束的底部后动。HIP后的变形，是HIP循环加在固溶之上的那部分。
HIP循环还加第二段更慢的位移。在100 MPa、1 180 °C下保温3 h，壁在压力下蠕变。固溶后还直的壁，可能在保温期间鼓起来。单轮影响小，但会累积，所以HIP前的扫描和最终扫描一样重要。
炉子曲线决定位移多少。升温按5 °C/min控制，炉门在300 °C以下才开，壁面梯度就小。去应力说明给出了其他超合金的同一套曲线。升温更快不一定省总时间，因为后面的校形比省下的时间更贵。
窗口框还有二阶效应。框比壁厚，升降温更慢，框与壁之间的差就是角部变形集中的地方。
两次扫描怎么分开原因？
两次扫描能分开原因，是因为各取在热链条的不同位置。同样方法也用在其他牌号的变形与薄壁上。HIP前扫描在固溶之后，最终扫描在机加工之后。以加工法兰对齐两者，就得到两张差异图，而非一个数字。
第一张图显示HIP期间动了什么。如果窗口框在两次扫描之间倾斜，原因是HIP循环和它的工装，不是机加工。第二张图显示机加工期间动了什么，多半是夹紧效应，不是热效应。
对齐基准是加工过的法兰，不是毛坯法兰。毛坯法兰会把加工余量混进图里，图上就会显示一个其实是去材料的位移。
检验关口跟着两张图走。目标0,2 mm、验收上限0,3 mm。介于两者之间要先复测再返修，超出0,3 mm进返修或报废。记录会显示是哪一轮循环造成的。
| 控制杆 | 铸造路线 | 增材路线 | 对位移的影响 |
|---|---|---|---|
| 温度梯度 | 模具预热 | 5 °C/min升温 | 梯度更小，鼓包更小 |
| 约束 | 浇口与冷铁 | 基板与支撑 | 决定应力锁在哪 |
| 去应力 | 落砂后 | HIP前1 180 °C／1 h | 释放打印应力 |
| 致密化 | 冒口补缩 | 100 MPa、3 h HIP | 闭合孔隙，增加蠕变 |
| 验证 | 剖切 | 法兰基准两次扫描 | 分开原因 |
这张表是全文的短版。铸造路线用不同的杆控制同样四个变量，验证让两条路线都可核查。
什么时候机理不再能解释误差？
当截面不再薄、合金不再是镍基超合金，或位移来自工装时，这套机理就不再能解释误差。每种情况都需要另一种解释和另一种控制。
厚截面的鼓法不同，因为壁面梯度更小、约束更分散。封闭截面又是另一种情况：粉出不来，HIP时的内部压力成了主导项。
合金也有影响。膨胀系数不同的钴基牌号，在同一梯度下位移不同。13,9 µm/m·K是GH3536的数，不是通用数。在不平的工装里去应力的零件也一样：图会显示一个并非金属造成的位移。
超出这些范围，机理仍是好的起点，但不是预测。诚实的做法是每一阶段都测量，让两张图决定，而不是拿材料手册上的数去承诺。
在范围内，薄壁3D打印变形由几个数管住。壁厚1,8 mm、层厚40 µm，以及1 180 °C／1 h固溶。再加上100 MPa的HIP和0,3 mm的开口判据。HIP热处理说明给出了循环细节。
请您把图纸连同壁厚、窗口布局和合金（例如GH3536）一起发来。Neway会按机理解读截面，提出扫描阶段与基准。返回的路线会写明位移在哪测量。评审从Inconel打印采购指南开始，截面定下后转到超合金3D打印服务。
