Vật liệu in kim loại có yêu cầu lưu trữ chân không không?

, Tính chất vật liệu: Vật liệu phải đối phó với cả quá trình oxy hóa và hấp thụ độ ẩm.
Có hai điều chính mà môi trường lưu trữ cho các vật liệu in kim loại cần làm: giữ cho các quá trình oxy hóa không xảy ra và điều chỉnh lượng độ ẩm trong không khí. Hai điều này ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ổn định và khả năng thích nghi của vật liệu là về mặt hóa học.
1. Các tác động có hại của các phản ứng oxy hóa
Khi bột kim loại tiếp xúc với không khí, một lớp oxit hình thành trên bề mặt rất nhanh. Ví dụ, bột hợp kim titan kết hợp với oxy ở nhiệt độ bình thường để tạo ra tio. Ở nhiệt độ cao, như trên 650 độ trong quá trình nóng chảy chùm electron, tốc độ oxy hóa tăng lên rất nhiều. Có ba khó khăn chính có thể xảy ra khi có một lớp oxit:
Ít tính lưu động hơn: Sự kết tập của các hạt oxy hóa làm cho phân bố kích thước hạt của bột rộng hơn, khiến cho việc phân tán bột đều khó hơn. Một doanh nghiệp in 3D đã thực hiện một thí nghiệm chứng minh rằng sau 72 giờ tiếp xúc với không khí, sự thay đổi của độ dày lớp bột hợp kim titan đã tăng từ ± 10 m đến ± 35 m. Điều này làm cho bề mặt của các đối tượng in khó hơn 40%.
Nhiều lỗ hổng nóng chảy hơn: lớp oxit bị hỏng khi nó bị bắn bởi chùm tia laser hoặc electron, tạo ra các lỗ hổng khí và lỗ rỗng. Khi in lưỡi động cơ hàng không, bột oxit titan cao gấp 2,3 lần so với bột được duy trì trong chân không và tuổi thọ mỏi của nó bị cắt giảm 60%.
Sự xuống cấp của hiệu suất vật liệu: Lớp oxit ảnh hưởng đến cách sắp xếp các tinh thể kim loại, làm cho kim loại ít mạnh hơn. Độ bền kéo của bột thép không gỉ 316L giảm từ 680MPa xuống 520MPa sau khi oxy hóa, trong khi tốc độ kéo dài giảm từ 45% xuống 28%.
2. Khả năng hấp thụ độ ẩm trong chuỗi
Bột kim loại rất giỏi trong việc ngâm độ ẩm từ không khí vì chúng có cấu trúc xốp. Ví dụ, nhôm - Các hợp kim dựa trên có thể được giữ ở một nơi có độ ẩm tương đối 60%trong 24 giờ và độ ẩm có thể đạt 0,15%, cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn an toàn quá trình là 0,05%. Ba mối nguy hiểm đáng kể đến từ sự hấp thụ độ ẩm:
Khả năng đốt cháy tự phát: Khi bột ướt cọ xát vào thứ gì đó hoặc tiếp xúc với điện tích tĩnh, nó có thể tự bắt lửa. Năm 2023, có một vụ nổ bột hợp kim titan trong một doanh nghiệp in 3D ở Đức. Cuộc điều tra cho thấy bột tai nạn có tỷ lệ độ ẩm là 0,22%, cao hơn nhiều so với những gì an toàn.
Không phải là một quá trình ổn định: laser làm cho nước bay hơi ngay lập tức, làm cho hồ bơi nóng chảy giật gân. Một hồ sơ của nhà cung cấp bộ phận ô tô nhất định cho thấy rằng khi độ ẩm -} Bột hấp thụ được sử dụng để in, số lượng lỗi giật gân tăng từ 0,3% lên 2,7% và tỷ lệ phế liệu tăng 8 lần.
Hiện tượng phát sinh hydro: Khi nước bị vỡ, nó giải phóng các nguyên tử hydro vào mạng kim loại và làm cho nó bớt mạnh mẽ hơn. Khi in ốc vít hàng không, độ bền gãy của độ ẩm - Các bộ phận bột hấp thụ giảm từ 45MPa · m ¹/² đến 28MPa · m ¹/², không đủ mạnh để vượt qua các bài kiểm tra về khả năng kiểm tra không khí.
2, Rủi ro quy trình: Kiểm soát toàn bộ chuỗi từ lưu trữ đến in ấn
Cách lưu trữ các nguồn cung cấp in kim loại có tác động trực tiếp đến mức độ an toàn và ổn định của các bước tiếp theo. Bằng cách tạo một không gian hạn chế, công nghệ lưu trữ Hoover kiểm soát ba rủi ro chính:
1. Kiểm soát an toàn sẽ không cho phép vụ nổ xảy ra
Bột kim loại là một loại bụi dễ cháy, và giới hạn nổ thấp hơn (LEL) của nó có liên quan chặt chẽ với kích thước của các hạt và lượng oxy trong không khí. Ví dụ, bột hợp kim titan có LEL thấp hơn chỉ 20g/m³ so với bột nhôm, có LEL cao hơn 60g/m³. Các cách sau đây lưu trữ Hoover làm giảm nguy cơ nổ:
Đổ đầy khoảng trống bằng nitơ hoặc khí argon để giữ mức oxy dưới 0,5%. Điều này được gọi là bảo vệ khí trơ. Một công ty quân sự đã thực hiện một thí nghiệm chứng minh rằng khi mức oxy giảm từ 21% xuống 0,5%, áp suất nổ của bột hợp kim titan giảm từ 0,8 MPa xuống 0,02 MPa và yếu tố an toàn tăng 40 lần.
Thiết kế loại bỏ tĩnh: Bên trong của hộp lưu trữ chân không được bao phủ trong vật liệu tĩnh chống - có điện trở dưới 10 cm. Điều này giữ cho tia lửa tĩnh xảy ra khi bột cọ vào tường.
Kiểm soát nhiệt độ: Khí quyển chân không làm chậm sự đối lưu nhiệt và khi kết hợp với hệ thống làm lạnh chất bán dẫn, nó giữ nhiệt độ lưu trữ từ 15 đến 25 độ C. Điều này ngăn chặn nhiệt độ cao để tăng tốc các phản ứng oxy hóa.
2. Tính ổn định của các tham số quy trình
In kim loại khá nhạy cảm với cách thức hoạt động của bột và lưu trữ chân không có thể giữ các chỉ số quan trọng sau:
Phân phối kích thước hạt: Khí quyển chân không giữ cho kích thước hạt D50 ổn định và ngăn chặn bột bị vón cục lại với nhau. Một doanh nghiệp cấy ghép y tế nói rằng độ lệch chuẩn của kích thước hạt đối với bột được duy trì trong chân không đã giảm từ 0,8 μm xuống còn 0,3 μm. Sự thay đổi tiêu chuẩn của độ xốp cho stent in đã giảm từ 1,2% xuống 0,5%.
Mật độ lỏng lẻo: Phạm vi dao động cho mật độ lỏng của chân không - Bột được lưu trữ đã được cắt làm đôi, từ ± 0,05g/cm đến ± 0,01g/cm. Điều này đảm bảo rằng độ dày bột là giống nhau trong suốt.
Tính thanh khoản: Khi độ ẩm trong không khí được giữ dưới 5% rh, góc độ lặp lại của chân không - bột được lưu trữ đi từ 45 độ đến 32 độ, giúp chúng có thêm chất lỏng hơn 40%.
3, Ứng dụng Công nghiệp: Nhu cầu mạnh mẽ trong lĩnh vực sản xuất cuối -
Trong các khu vực cuối - bao gồm hàng không vũ trụ, cấy ghép y tế và năng lượng hạt nhân, lưu trữ chân không đã trở thành cách thông thường để lưu trữ các thành phần in kim loại.
1. Lĩnh vực hàng không vũ trụ
Khi in vòi phun nhiên liệu cho động cơ GE Leap, bột hợp kim Cobalt Chromium được giữ trong chân không được sử dụng để thực hiện ba tiến bộ lớn:
Tuổi thọ dài hơn: vòi phun nước lưu trữ chân không đã trải qua thử nghiệm chu kỳ nhiệt 10.000 và sẽ kéo dài hơn ba lần so với các vật đúc thông thường.
Hiệu quả được cải thiện: Độ xốp tăng từ 0,8%đến 0,2%và hiệu quả nhiên liệu tăng 15%.
Tiết kiệm chi phí: Tỷ lệ sử dụng bột đã tăng từ 75%lên 92%và chi phí của một mảnh đã giảm 28%.
2. Chủ đề cấy ghép y tế
Trong việc sử dụng trị liệu của các thiết bị hợp nhất interbody interbody in potan Interbody in 3D, công nghệ lưu trữ chân không khắc phục hai vấn đề lớn:
Khả năng tương thích sinh học: Bột được lưu trữ của Vacuum - có các tạp chất ít hơn 0,05% (O, N, H), đáp ứng tiêu chuẩn ISO 13782.
Ảnh hưởng đến sự hình thành xương: Tốc độ tăng trưởng xương trong ba tháng tăng 60% so với bột không được giữ trong chân không và tỷ lệ sống trong năm năm tăng từ 85% lên 97%.
3. Lĩnh vực năng lượng hạt nhân
Khi chế tạo các tấm kênh dòng chảy cho các lò phản ứng hạt nhân, bột tantalum được giữ trong chân không như sau: nó chống lại sự ăn mòn: trong môi trường hơi nước - cao ở 560 độ, tốc độ ăn mòn giảm từ 0,02 mm/năm xuống 0,005 mm/năm.
Hiệu suất hấp thụ neutron: Lượng boron vẫn ổn định ở mức 1,2%trọng lượng, an toàn cho việc sử dụng hạt nhân.