Metāla pulvera materiāli 3d drukāšanai

Metāla 3D drukāšana ir 3D drukāšanas tehnoloģija, kas izmanto metāla pulveri metāla detaļu tiešai drukāšanai, kas pazīstama arī kā metāla pulvera saķepināšana (SLM). Papildus labam plastiskumam 3D drukas metāla pulverim jāatbilst arī prasībām par smalku pulvera daļiņu izmēru un lielu daļiņu izmēru sadalījumu. Šauras, augstas sfēriskuma, labas plūstamības un augsta tilpuma blīvuma prasības. Pašlaik metāla pulveri, ko izmanto lielākajā daļā 3D printeru, ietver nerūsējošo tēraudu, alumīnija sakausējumus, kobalta-hroma sakausējumus, vara sakausējumus, titāna sakausējumus un niķeļa sakausējumus. Dzelzs sakausējumi ir inženierzinātnes Vissvarīgākais un visvairāk izmantotais metāla materiāls tehnoloģijās galvenokārt tiek izmantots sarežģītu konstrukciju veidošanai, un to plaši izmanto kosmiskajā aviācijā, automašīnās, kuģu būvē, mašīnu ražošanā un citās nozarēs.

Metāla pulvera veids un 3D drukāšanas process, ko izmanto, lai noteiktu galaprodukta īpašības

●Nerūsējošā tērauda pulveris

Salīdzinoši lēti metāla drukas materiāli, rentabli, laba izturība pret koroziju, augsta izturība, var ātri un efektīvi ražot nelielas sarežģītu rūpniecisko detaļu partijas.

●Alumīnija sakausējuma pulveris

Pašlaik alumīnija sakausējumi, ko izmanto metāla 3D drukāšanā, galvenokārt ietver alumīnija silīciju AlSi12 un AlSi10Mg. Alumīnija silīcijs 12 ir viegla piedeva, ko izmanto metāla pulveru ražošanai ar labām termiskajām īpašībām. Silīcija un magnija kombinācija ļauj alumīnija sakausējumiem iegūt augstāku izturību. un stīvums, padarot to piemērotu plānām sienām un sarežģītām ģeometrijām, īpaši lietojumiem ar labām termiskajām īpašībām un mazu svaru. Alumīnija sakausējumi ir visplašāk izmantotā krāsaino metālu konstrukcijas materiālu klase ar augstu izturību, tuvu augstas kvalitātes tēraudam vai pārsniedzot to, un labu plastiskumu. Pētījumi liecina, ka alumīnija sakausējumi 3D drukāšanai var sasniegt blīvas detaļas, mazas konstrukcijas un mehāniskās īpašības, kas ir salīdzināmas vai pat labākas par detaļu liešanu, un, salīdzinot ar tradicionālajiem procesiem Detaļu kvalitāti var samazināt par 22%, bet izmaksas var samazināt par 30%.

●Kobalta-hroma sakausējuma pulveris

Pateicoties lieliskajai nodilumizturībai un izturībai pret koroziju, kobalta-hroma sakausējuma pulveri metāla 3D drukāšanai parasti izmanto dažādu mākslīgo savienojumu un ortopēdisko implantu drukāšanai, un to izmanto arī zobārstniecības jomā.

●Vara sakausējuma pulveris

Ar lielisku siltuma un elektrisko vadītspēju varu ar lielisku siltuma vadītspēju termiskās vadības lietojumos var apvienot ar dizaina brīvību ražot sarežģītas iekšējās struktūras un atbilstošus dzesēšanas kanālus.

●Titāna sakausējuma pulveris

To plaši izmanto kosmiskās aviācijas jomā, izmantojot 3D drukāšanas priekšrocības, lai palīdzētu optimizēt produkta dizainu, piemēram, aizstājot oriģinālo cieto korpusu ar sarežģītu un saprātīgu struktūru, lai gatavajam produktam būtu mazāks svars un labākas mehāniskās īpašības. Tas var ne tikai samazināt izmaksas, bet arī panākt vieglu katra komponenta ražošanu.

●Niķeļa sakausējuma pulveris

Niķeļa sakausējuma izturība pret oksidēšanos un izturība pret koroziju padara to piemērotu skarbajai augstas temperatūras un augsta spiediena videi. Kad niķeļa sakausējums tiek uzkarsēts, uz sakausējuma virsmas tiks pasivēts biezs un stabils oksīda slānis, lai aizsargātu sakausējuma iekšpusi no korozijas. Labas mehāniskās īpašības tiek uzturētas plašā temperatūras diapazonā.

Kā pulverveida materiāli tiek izmantoti 3D drukāšanai

Lai lokāli izkausētu metāla matricu, tiek izmantots augstas enerģijas lāzera stars, ko kontrolē 3D modeļa dati, savukārt saķepināšana sacietē pulvermetāla materiālu un automātiski slāņu grēda, lai radītu blīvas ģeometriskas cietas daļas.

Kā ražot 3D drukas metāla pulverus

Metāla pulvera ražošana ir būtisks pulvermetalurģijas aspekts. Dažādas metodes, ko izmanto metāla pulveru sagatavošanai, ietver reducēšanu, elektrolīzi, karbonila sadalīšanos, slīpēšanu un atomizāciju.

Četras visplašāk izmantotās metāla pulveru ražošanas metodes ir cietvielu reducēšana, elektrolīze, ķīmiskā viela un atomizācija.

Lielākā daļa ražotāju izmanto elektrolīzes un samazināšanas metodes, lai ražotu elementārus metāla pulverus. Bet tie nav piemēroti sakausējuma pulveru ražošanai. Tomēr atomizācijas metodei ir tendence pārvarēt šo ierobežojumu, tāpēc ražotāji to izmanto sakausējuma pulveru ražošanai.

Elektrolīze ir vēl viena metode, ko izmanto metālu pulverveida ražošanai. Izvēloties atbilstošu elektrolītu sastāvu, temperatūru, koncentrāciju un strāvas blīvumu, dažādus metālus var nogulsnēt kā sūkļus vai pulverus. Tam var sekot mazgāšana, žāvēšana, samazināšana, atkvēlināta un sasmalcināta. Šī metode ražo ļoti augstas tīrības pakāpes metāla pulverus. To pamatā izmanto ļoti vadošiem vara pulveriem, pateicoties augstajām enerģijas prasībām.

Atomizācijas metode attiecas uz metodi izkausēta metāla sasmalcināšanai daļiņās, kuru izmērs ir mazāks par 150 μm, ar mehāniskām metodēm. Saskaņā ar izkausēta metāla saspiešanas metodi atomizācijas metodes ietver divu plūsmu atomizāciju, centrbēdzes atomizāciju, ultraskaņas atomizāciju, vakuuma atomizāciju utt. Šīm atomizācijas metodēm ir savas īpašības, un tās ir veiksmīgi izmantotas rūpnieciskajā ražošanā. Starp tiem ūdens tvaiku izsmidzināšanas metodei ir vienkāršas ražošanas iekārtas un procesa priekšrocības, zems enerģijas patēriņš un liels partijas izmērs, un tā ir kļuvusi par galveno metāla pulveri. Rūpnieciskās ražošanas metodes.

3D drukāšanas veiktspējas prasības metāla pulveriem

1. Tīrība

Keramikas ieslēgumi ievērojami samazinās pēdējās daļas veiktspēju, un šiem ieslēgumiem parasti ir augsts kušanas punkts un tos ir grūti saķepināt, tāpēc pulverī nedrīkst būt keramikas ieslēgumi. Turklāt stingri jākontrolē arī skābekļa un slāpekļa saturs . Pašlaik pulvera sagatavošanas tehnoloģija metāla 3D drukāšanai galvenokārt balstās uz atomizācijas metodi. Pulverim ir liels īpatnējais virsmas laukums, un to ir viegli oksidēt. Īpašās pielietojuma jomās, piemēram, kosmiskajā aviācijā, klientiem ir stingrākas prasības šim indeksam, piemēram, supersaloni Skābekļa saturs pulverī ir 0,006%-0,018%, skābekļa saturs titāna sakausējuma pulverī ir 0,007%-0,013%, un skābekļa saturs nerūsējošā tērauda pulverī ir 0,010%-0,025%.

2. Pulvera plūstamība un tilpuma blīvums

Pulvera plūstamība tieši ietekmē pulvera izkliedes viendabīgumu drukāšanas procesā un pulvera barošanas procesa stabilitāti. Plūstamība ir saistīta ar pulvera morfoloģiju, daļiņu izmēru sadalījumu un masas blīvumu. Jo mazāks ir smalkā pulvera īpatsvars, jo labāka ir tā plūstamība; daļiņu blīvums paliek nemainīgs, relatīvais blīvums palielinās un palielinās pulvera plūstamība. Turklāt ūdens, gāzes uc adsorbcija uz daļiņu virsmas samazinās pulvera plūstamību.

3. Pulvera daļiņu sadalījums pēc lieluma

Dažādām 3D drukas iekārtām un veidošanas procesiem ir atšķirīgas prasības pulvera daļiņu izmēru sadalījumam. Pašlaik pulverveida daļiņu izmēru diapazons, ko parasti izmanto metāla 3D drukāšanā, ir 15-53μm (smalks pulveris) un 53-105μm (rupjš pulveris). Metāla pulvera daļiņu izmēra izvēle 3D drukāšanai galvenokārt ir Saskaņā ar metāla printeriem ar dažādiem enerģijas avotiem printeri, kas izmanto lāzeru kā enerģijas avotu, ir piemēroti 15-53 μm pulvera izmantošanai kā palīgmateriāliem, jo tiem ir smalka fokusēšanas vieta un viegla smalka pulvera kušana. Pulvera padeves metode ir katra slāņa pulvera pārklājums; Pulvera izkliedēšanas printerim ar elektronu staru kūli, jo enerģijas avotam ir nedaudz biezāka fokusēšanas vieta, kas ir vairāk piemērota rupja pulvera kausēšanai un ir piemērota rupja pulvera izmantošanai 53-105 μm; koaksiālajam pulvera padeves tipa printerim kā palīgmateriālus var izmantot daļiņu izmēru 105–150 μm.

4. Pulvera morfoloģija

Pulvera morfoloģija ir cieši saistīta ar pulvera sagatavošanas metodi. Parasti, kad metāla gāze vai izkausētais šķidrums tiek pārveidots pulverī, pulvera daļiņu forma parasti ir sfēriska. Lielākā daļa ar metodi sagatavoto pulveru ir dendrīti. Vispārīgi runājot, jo lielāks ir sfēriskums, jo labāka ir pulvera daļiņu plūstamība. 3D drukas metāla pulverim nepieciešama asfīriskība vairāk nekā 98%, lai drukāšanas laikā būtu vieglāk veikt pulvera izplatīšanos un pulvera padevi.

3D metāla pulvera drukāšanas nozīme

Metāla pulveris padara 3D drukāšanu ātrāku un ļauj ātri prototipēt. Ražotāji var arī efektīvāk modificēt dizainu. Šī metode ir arī rentabla, jo metāla 3D printeri izmanto tikai nepieciešamo materiāla daudzumu, lai izgatavotu vēlamo daļu. Atvieglo sarežģītu mašīnu detaļu dizainu un ļauj ražot "neiespējamās" mašīnas daļas.