Làm thế nào để hình dạng hạt của bột kim loại ảnh hưởng đến hiệu ứng in?

, Các loại hình dạng hạt bột kim loại và cách chúng hình thành
Hình dạng của các hạt bột kim loại chủ yếu bị ảnh hưởng bởi cách chúng được tạo ra. Một số hình dạng thường xuyên là hình cầu, gần như hình cầu, đa giác, bọt biển xốp và đuôi gai.
Hình cầu hoặc gần như hình cầu: nguyên tử khí (GA) và nguyên tử điện cực xoay plasma (PREP) làm cho các hạt trơn tru và mang lại cho chúng một độ cầu rộng hơn 98%. Bột hình cầu có năng lượng bề mặt ít nhất, do đó nó không dính lại với nhau trong khi in, điều này làm cho nó trở nên lớn nhất cho khả năng chảy.
Đa giác/không đều: Được tạo ra bằng cách phá vỡ nước hoặc sử dụng phương pháp cơ học, với các cạnh sắc và bề mặt gồ ghề. Loại bột này không chảy rất tốt, nhưng mật độ khối của nó có thể tốt hơn so với bột hình cầu vì các hạt khớp với nhau chặt chẽ hơn.
Bột xuất phát từ các vệ tinh và bột rỗng: trong quá trình aerosol hóa, các giọt chỉ được hình thành một nửa để tạo ra "bột vệ tinh", được tạo thành từ các hạt nhỏ dính vào bề mặt của các hạt lớn hơn. "Bột rỗng" được tạo thành từ khí bị mắc kẹt bên trong giọt nước và không hoàn toàn rời đi. Hai vấn đề này sẽ làm cho nó khó hơn nhiều cho bột chảy và in.
2, Cách chính mà hình thức của các hạt ảnh hưởng đến kỹ thuật in
1. Khả năng trải bột đều và lượng chất lỏng trong đó
Chìa khóa để đảm bảo rằng độ dày của lớp bột thậm chí là đảm bảo rằng bột chảy tốt. Bột hình cầu có bề mặt mịn và ma sát nhỏ giữa các hạt. Góc nghỉ ngơi (thước đo tính lưu động) có thể thấp tới 25 độ trở xuống. Bột đa giác, mặt khác, có thể có một góc lặp lại hơn 40 độ. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng khi sử dụng thiết bị SLM với bột hợp kim titan hình cầu (Ti6AL4V), độ lệch chuẩn của độ dày lớp bột có thể được giữ trong vòng ± 2 m. Tuy nhiên, khi sử dụng bột đa giác, lỗi bột có thể cao tới ± 8 μ m, làm cho độ nhám bề mặt (giá trị RA) của phần in cao hơn 40%.
2. Sự ổn định và mật độ của bể tan
Hình thức của các hạt ảnh hưởng đến mật độ của các mục in bằng cách thay đổi cách các nhóm tan chảy di chuyển. Khi bột hình cầu được nấu chảy bằng laser, sức căng bề mặt của kim loại lỏng giống nhau, tạo ra một bể tan chảy, liên tục làm giảm độ xốp và vết nứt. Ví dụ, các đối tượng in SLM được làm bằng bột hình cầu có thể có mật độ 99,9% khi được làm bằng hợp kim dựa trên Niken 718 -. Bột đa giác, mặt khác, có một khu vực tiếp xúc lớn giữa các hạt, giúp dễ dàng "hình cầu" xảy ra khi kim loại tan chảy và co lại vào một quả cầu để hạ thấp năng lượng bề mặt. Điều này làm giảm mật độ xuống dưới 98,5%.
3. Sức mạnh của liên kết giữa các lớp và ứng suất dư
Các hạt không đều có thể tạo ra các cấu trúc lồng vào cơ học khi bột được trải ra, điều này sẽ làm cho sự bám dính giữa các lớp mạnh mẽ hơn về mặt lý thuyết. Nhưng các cạnh sắc nét của bột đa giác có thể gây ra căng thẳng để tích tụ trong quá trình tan chảy, điều này làm cho ứng suất dư bên trong vật phẩm in tăng lên. Các nghiên cứu chỉ ra rằng các thành phần in được chế tạo từ bột thép không gỉ đa giác 316L có ứng suất dư nhiều hơn 25% so với bột hình cầu, khiến chúng dễ bị biến dạng và gãy xương trong quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.
4. Tái chế bột và tiết kiệm tiền
Bột hình cầu chảy trơn tru và có thể được sử dụng hơn 10 lần mà không mất hơn 5% hiệu suất của nó, điều này giúp nó tốt cho sản xuất quy mô lớn-. Bột polyangular có xu hướng làm bột mịn khi các hạt bị vỡ khi sử dụng lặp đi lặp lại, điều này làm cho khả năng chảy thậm chí còn tồi tệ hơn. Ví dụ, khi một nhà sản xuất bộ phận hàng không nhất định sử dụng bột đa giác, họ phải sàng lọc thêm 15% bột chất thải cho mỗi lô in. Khi họ sử dụng bột hình cầu, tỷ lệ bột chất thải nhỏ hơn 5%.
3, Các trường hợp sử dụng phổ biến và kiểm tra hiệu suất
1. Lĩnh vực hàng không vũ trụ: Tạo lưỡi tuabin
GE Aviation employed spherical TC4 titanium alloy powder (sphericity>99%) được thực hiện bằng cách sử dụng quy trình chuẩn bị để SLM in các lưỡi tuabin cho động cơ nhảy. Điều này làm cho bề mặt của lưỡi mịn hơn (từ RA 10 μ m đến RA 3 m) và làm cho chúng kéo dài gấp đôi so với các phần giả mạo điển hình. Mặt khác, bột đa giác được tạo ra bởi phương pháp nguyên tử hóa nước, mặt khác, đã bị phá vỡ quá sớm trong các thử nghiệm nhiệt độ -} vì bột phân tán không đều, để lại những khoảng trống có đường kính hơn 50 μ m bên trong lá.
2. Cấy ghép y tế: Một khớp hông được thực hiện chỉ dành cho bạn
Cúp khớp hông được in 3D của Johnson & Johnson được làm bằng bột hợp kim COCRMO hình cầu, có hệ số ma sát thấp (0,15) và cấu trúc mô nhất quán. Điều này làm cho sự gắn kết giữa cấy ghép và mô xương mạnh hơn 30%. Nhưng vì chúng thô ở bên ngoài, các hạt đa giác có nhiều khả năng gây viêm và có tốc độ sửa chữa lâm sàng lớn hơn 15% so với các loại bột hình cầu.
3. Tạo khuôn: Kênh làm mát phù hợp
Trong in SLM của thép khuôn (H13), bột hình cầu có thể làm cho mọi thứ có độ chính xác tuyệt vời và đường kính kênh ít nhất 0,8mm, giúp làm mát hiệu quả hơn 40%. Bởi vì bột đa giác không chảy tốt, chúng có thể làm tắc nghẽn hệ thống cung cấp bột trong khi in các kênh dòng chảy phức tạp, làm giảm tốc độ năng suất xuống dưới 60%.