כיצד משפיעה צורת החלקיקים של אבקת מתכת על אפקט ההדפסה?

一, סוגי צורות חלקיקי אבקת המתכת וכיצד הם נוצרים
צורת חלקיקי אבקת מתכת מושפעת לרוב מאיך שהם מיוצרים. כמה צורות תכופות הן כדוריות, כמעט כדוריות, מצולעיות, ספוג נקבובי ודנדריטי.
כדורית או כמעט כדורית: חיסכון בגז (GA) ואטרומיזציה אלקטרודות מסתובבת בפלזמה (PREP) הפכו את החלקיקים לחלקים והעניקו להם כדוריות של מעל 98%. לאבקה כדורית יש אנרגיית פני השטח הנמוכה ביותר, ולכן היא לא נדבקת זה בזה בקלות בזמן ההדפסה, מה שהופך אותה לגדולה ביותר לזרימה.
מצולע/לא סדיר: מיוצר על ידי פירוק מים או שימוש בגישה מכנית, עם קצוות חדים ומשטח מחוספס. אבקה מסוג זה לא זורמת כל כך טוב, אך צפיפותה בתפזורת עשויה להיות טובה יותר מזו של אבקה כדורית מכיוון שהחלקיקים משתלבים זה בזה בצורה הדוקה יותר.
אבקה שמגיעה מוויינים ואבקה חלולה: במהלך אירוסוליזציה, טיפות שנוצרות רק מחצית מתנגשות לייצור "אבקת לוויין", המורכבת מחלקיקים קטנים הדבקים על פני החלקיקים הגדולים יותר. "אבקה חלולה" מורכבת מגז שנלכד בתוך הטיפה ולא עוזב לחלוטין. שתי הבעיות הללו יקשו הרבה יותר על האבקה לזרום ולהדפיס.
2, הדרך העיקרית שצורת החלקיקים משפיעה על טכניקת ההדפסה
1. היכולת להפיץ אבקה באופן שווה וכמות הנוזל בתוכו
המפתח כדי לוודא שעובי שכבת האבקה הוא אפילו לוודא שהאבקה זורמת היטב. לאבקות כדוריות יש משטח חלק וחיכוך מעט בין חלקיקים. זווית המנוחה (מדד של נזילות) יכולה להיות נמוכה כמו 25 מעלות או פחות. לעומת זאת, אבקות מצולעיות יכולות להיות בעלות זווית של נכס של יותר מ- 40 מעלות. בדיקות הראו שכאשר משתמשים בציוד SLM עם אבקת סגסוגת טיטניום כדורית (TI6AL4V), ניתן לשמור את סטיית התקן של עובי שכבת האבקה בתוך ± 2 מיקרומטר. עם זאת, כאשר משתמשים באבקה מצולעית, שגיאת האבקה יכולה להיות גבוהה כמו ± 8 מיקרומטר, מה שהופך את חספוס פני השטח (ערך RA) של החלק המודפס 40% גבוה יותר.
2. היציבות והצפיפות של בריכת ההמסה
צורת החלקיקים משפיעה על צפיפות הפריטים המודפסים על ידי שינוי אופן תנועת בריכת ההמסה. כאשר האבקה הכדורית נמסה בלייזר, מתח השטח של המתכת הנוזלית זהה בכל רחבי העולם, ויוצר בריכת נמס חלקה ורציפה שמפחיתה נקבוביות וסדקים. לדוגמה, חפצים מודפסים של SLM שנעשו עם אבקה כדורית יכולים להיות בעלי צפיפות של 99.9% כאשר הם מיוצרים עם סגסוגת מבוססת אינקונל 718 -. לעומת זאת, אבקה מצולעית יש אזור מגע גדול בין חלקיקים, מה שמקל על "הספירואיזציה" לקרות כאשר המתכת נמכרת ומתכווצת לתחום כדי להוריד את אנרגיית פני השטח. זה מוריד את הצפיפות מתחת ל 98.5%.
3. חוזק מליטה בין שכבות ומתח שיורי
חלקיקים לא סדירים יכולים לייצר מבנים משתלבים מכניים כאשר מתפשטים אבקה, מה שאמור לחזק את ההדבקה הבין -שכבתית בתיאוריה. אולם הקצוות החדים של אבקות מצולעיות עלולות לגרום להצטברות לחץ במהלך התכה, מה שגורם ללחץ הנותר בתוך הפריט המודפס לעלות. מחקרים מצביעים על כך שרכיבים מודפסים המופקים מאבקת נירוסטה מצולע 316L הם בעלי לחץ שיורי 25% יותר מזה של אבקה כדורית, מה שהופך אותם לרגישים יותר לעיוות ושבר במהלך טיפול בחום שלאחר מכן.
4. אבקת מיחזור וחיסכון בכסף
אבקה כדורית זורמת בצורה חלקה וניתן להשתמש בה יותר מעשר פעמים מבלי לאבד יותר מ- 5% מהביצועים שלה, מה שהופך אותה לטובה לייצור גדול של -. אבקות פוליאנגולריות נוטות ליצור אבקה עדינה כאשר החלקיקים נשברים על שימוש חוזר ונשנה, מה שהופך את יכולת הזרימה לחמיר יותר. לדוגמה, כאשר יצרנית חלקי תעופה מסוימת משתמשת באבקה מצולעית, הם צריכים להקרין 15% נוספים מאבקת הפסולת עבור כל חבורה של הדפסה. כאשר הם משתמשים באבקה כדורית, קצב אבקת הפסולת הוא פחות מ- 5%.
3, מקרי שימוש נפוצים ובדיקות ביצועים
1. שדה חלל: ייצור להבי טורבינה
GE Aviation employed spherical TC4 titanium alloy powder (sphericity>99%) שנעשה באמצעות תהליך ההכנה כדי להדפיס SLM את להבי הטורבינה עבור מנוע Leap. זה הפך את פני הלהבים לחלקים יותר (מ- RA 10 מיקרומטר ל- RA 3 מיקרומטר) וגרם להם להימשך פי שניים כמו חלקים מזויפים טיפוסיים. האבקה המצולעית המיוצרת על ידי גישת האטרומציה של המים, לעומת זאת, נשברה מוקדם מדי בבדיקות טמפרטורה גבוהות {}}} מכיוון שהאבקה התפטרתה בצורה לא אחידה, ומשאירה פערים בקוטר של יותר מ- 50 מיקרומטר בתוך העלים.
2. שתלים רפואיים: מפרק מפרק הירך המיוצר בדיוק בשבילך
התלת מימד של ג'ונסון וג'ונסון - מודפס כוס משותפת מודפסת עשויה מאבקת סגסוגת Cocrmo כדורית, שיש לה מקדם חיכוך נמוך (0.15) ומבנה רקמות עקבי. זה הופך את ההתקשרות בין השתל לרקמת העצם ל 30% לחזקה יותר. אך מכיוון שהם מחוספסים מבחוץ, חלקיקים מצולעים נוטים יותר לגרום לדלקת ובעלי שיעור תיקון קליני גדול ב -15% מזה של אבקות כדוריות.
3. הכנת תבניות: ערוץ קירור קונפורמי
בהדפסת SLM של פלדת עובש (H13), אבקה כדורית עשויה להפוך את הדברים ברמת דיוק רבה וקוטר תעלה של לפחות 0.8 מ"מ, מה שהופך את הקירור ליעיל של 40%. מכיוון שאבקות מצולעיות אינן זורמות טוב, הן יכולות לסתום את מערכת אספקת האבקה תוך הדפסת תעלות זרימה מורכבות, מה שמוריד את קצב התשואה לפחות מ- 60%.