Hoe beïnvloedt de deeltjesvorm van metaalpoeder het drukeffect?

一 vormen de soorten metaalpoederdeeltjes en hoe ze zich vormen
De vorm van metaalpoederdeeltjes wordt meestal beïnvloed door hoe ze worden gemaakt. Sommige frequente vormen zijn bolvormig, bijna bolvormig, veelhoekig, poreuze spons en dendritisch.
Sferisch of bijna sferisch: gasatomisatie (GA) en plasma -roterende elektrode -atomisatie (Prep) maakten de deeltjes glad en gaven ze een sfericiteit van meer dan 98%. Sferisch poeder heeft de minste oppervlakte -energie, dus het blijft niet zo gemakkelijk bij elkaar tijdens het afdrukken, waardoor het de grootste voor stroombaarheid is.
Polygon/onregelmatig: gemaakt door water af te breken of een mechanische benadering te gebruiken, met scherpe randen en een ruw oppervlak. Dit soort poeder stroomt niet erg goed, maar de bulkdichtheid is misschien beter dan die van sferisch poeder, omdat de deeltjes nauwer in elkaar passen.
Poeder dat afkomstig is van satellieten en poeder die hol is: tijdens aerosolisatie, druppeltjes die slechts half gevormd zijn, botsen om "satellietpoeder" te genereren, die bestaat uit kleine deeltjes die aan het oppervlak van grotere deeltjes blijven hangen. "Hollow poeder" bestaat uit gas dat vastzit in de druppel en niet volledig vertrekt. Deze twee problemen zullen het voor het poeder veel moeilijker maken om te stromen en af ​​te drukken.
2, de belangrijkste manier waarop de vorm van deeltjes de druktechniek beïnvloedt
1. Het vermogen om poeder gelijkmatig te verspreiden en de hoeveelheid vloeistof erin
De sleutel om ervoor te zorgen dat de dikte van de poedelaag zelfs is om ervoor te zorgen dat het poeder goed stroomt. Sferische poeders hebben een glad oppervlak en weinig wrijving tussen deeltjes. De rusthoek (een maat voor vloeibaarheid) kan zo laag zijn als 25 graden of minder. Polygonale poeders kunnen daarentegen een invoseringshoek hebben van meer dan 40 graden. Tests hebben aangetoond dat bij het gebruik van SLM -apparatuur met sferisch titaniumlegeringspoeder (Ti6Al4V), de standaardafwijking van de dikte van de poederdaag binnen ± 2 μm kan worden bewaard. Bij het gebruik van polygonaal poeder kan de poederfout echter zo hoog zijn als ± 8 μm, waardoor de oppervlakteruwheid (RA -waarde) van het gedrukte deel 40% hoger is.
2. De stabiliteit en verdichting van de smeltpool
De vorm van de deeltjes beïnvloedt de dichtheid van gedrukte items door te veranderen hoe de smeltpool beweegt. Wanneer het sferische poeder wordt gesmolten met een laser, is de oppervlaktespanning van het vloeibare metaal overal hetzelfde, waardoor een gladde, continue smeltpool ontstaat die de porositeit en scheuren vermindert. SLM -geprinte objecten gemaakt met sferisch poeder kunnen bijvoorbeeld een dichtheid van 99,9% hebben wanneer ze worden gemaakt met Inconel 718 nikkel - gebaseerde legering. Polygonaal poeder daarentegen heeft een groot contactoppervlak tussen deeltjes, waardoor het gemakkelijk is om "sferoidisatie" te laten gebeuren wanneer het metaal smelt en in een bol krimpt om de oppervlakte -energie te verlagen. Dit verlaagt de dichtheid tot minder dan 98,5%.
3. Sterkte van tussenlagende binding en restspanning
Onregelmatige deeltjes kunnen mechanische in elkaar grijpende structuren genereren wanneer poeder wordt verspreid, waardoor de adhesie van de interlayer in theorie sterker moet worden. Maar de scherpe randen van polygonale poeders kunnen ervoor zorgen dat stress zich ophoopt tijdens het smelten, waardoor de restspanning in het gedrukte item omhoog gaat. Studies geven aan dat bedrukte componenten vervaardigd uit polygonaal 316L roestvrij staalpoeder een restspanning 25% meer hebben dan die van sferisch poeder, waardoor ze gevoeliger worden voor vervorming en breuk tijdens de daaropvolgende warmtebehandeling.
4. Recyclingpoeder en geld besparen
Sferische poeder stroomt soepel en kan meer dan 10 keer worden gebruikt zonder meer dan 5% van de prestaties te verliezen, waardoor het goed is voor grote - schaalproductie. Polyangulaire poeders hebben de neiging om fijn poeder te maken wanneer de deeltjes breken bij herhaald gebruik, wat de stroombaarheid nog erger maakt. Wanneer een bepaalde maker van de luchtvaartonderdelen bijvoorbeeld polygonaal poeder gebruikt, moeten ze een extra 15% van het afvalpoeder screenen voor elke batch afdrukken. Wanneer ze sferisch poeder gebruiken, is de afvalpoedersnelheid minder dan 5%.
3, gemeenschappelijke use cases en prestatietests
1. Aerospace Field: Turbinebladen maken
GE Aviation employed spherical TC4 titanium alloy powder (sphericity>99%) gemaakt met behulp van het prep -proces om SLM de turbinebladen voor de LEAP -motor af te drukken. Dit maakte het oppervlak van de messen soepeler (van RA 10 μm tot Ra 3 μm) en maakte ze twee keer zo lang als typische gesmeed onderdelen. Het polygonale poeder gemaakt door de wateratomiseringsbenadering, daarentegen, brak te snel af in hoog - temperatuurtests omdat het poeder ongelijkmatig verspreidde, waardoor gaten met een diameter van meer dan 50 μm in de bladeren achterbleven.
2. Medische implantaten: een heupgewricht gemaakt alleen voor u
Johnson & Johnson's 3D - Gedrukte heupgewricht beker is gemaakt van sferisch CoCrmo -legeringspoeder, die een lage wrijvingscoëfficiënt (0,15) en een consistente weefselstructuur heeft. Dit maakt de bevestiging tussen het implantaat en het botweefsel 30% sterker. Maar omdat ze aan de buitenkant ruw zijn, hebben veelhoekige deeltjes meer kans om ontstekingen te veroorzaken en hebben ze een klinische reparatiesnelheid die 15% groter is dan die van bolvormige poeders.
3. Mogs maken: conforme koelkanaal
Bij SLM -afdrukken van schimmelstaal (H13) kan sferisch poeder dingen met grote nauwkeurigheid en een kanaaldiameter van ten minste 0,8 mm maken, wat koeling 40% efficiënter maakt. Omdat veelhoekige poeders niet goed stromen, kunnen ze het poedervoorzieningssysteem verstoppen tijdens het afdrukken van complexe stroomkanalen, wat de opbrengstsnelheid verlaagt tot minder dan 60%.