Як форма частинок металевого порошку впливає на ефект друку?

一 Види металевого порошку утворюються та як вони утворюються
На форму частинок металевого порошку в основному впливає те, як вони виготовляються. Деякі часті форми є сферичними, майже сферичними, полігональними, пористими губками та дендритними.
Сферична або майже сферична: газова атомізація (GA) та атомізація, що обертається плазмою (PREP), зробила частинки гладкими і дала їм сферичність понад 98%. Сферичний порошок має найменшу поверхневу енергію, таким чином, вона не так легко стикається під час друку, що робить його найбільшим для текучості.
Полігон/нерегулярний: виготовлений шляхом руйнування води або за допомогою механічного підходу, з гострими краями та шорсткою поверхнею. Цей вид порошку не дуже добре протікає, але його об'ємна щільність може бути кращою, ніж сферична порошок, оскільки частинки більш щільно поєднуються.
Порошок, який походить із супутників та порошку, що є порожнистим: під час аерозолізації крапельки, які мають лише наполовину утворені, зіткнуться для отримання "супутникового порошку", що складається з дрібних частинок, які прилипають до поверхні великих частинок. "Порожнистий порошок" складається з газу, який потрапляє всередину крапельки і не повністю залишається. Ці дві проблеми значно ускладнюють те, що порошок протікає та надрукує.
2, основний спосіб, коли форма частинок впливає на техніку друку
1. Здатність рівномірно поширювати порошок і кількість рідини
Ключ до того, щоб переконатися, що товщина шару порошку - це навіть - переконатися, що порошок добре тече. Сферичні порошки мають гладку поверхню і мало тертя між частинками. Кут спогаду (міра плинності) може бути до 25 градусів або менше. Полігональні порошки, з іншого боку, можуть мати кут спокою понад 40 градусів. Випробування показали, що при використанні обладнання SLM з сферичним порошком титанового сплаву (Ti6Al4V) стандартне відхилення товщини шару порошку може зберігатися в межах ± 2 мкм. Однак при використанні багатокутної порошку помилка порошку може бути високою, як ± 8 мкм, що робить шорсткість поверхні (значення РА) друкованої частини на 40% вище.
2. Стабільність та ущільнення басейну розплаву
Форма частинок впливає на щільність друкованих предметів, змінюючи те, як рухається басейн розплаву. Коли сферичний порошок розтопиться лазером, поверхневий натяг рідкого металу однаковий у всьому світі, створюючи гладкий, безперервний басейн розплаву, який зменшує пористість і тріщини. Наприклад, надруковані SLM об'єкти, виготовлені з сферичного порошку, можуть мати щільність 99,9%, коли виготовляються з нікелю INCONEL 718 - сплав. Полігональний порошок, з іншого боку, має велику контактну площу між частинками, що дозволяє легко "сфероїдіалізації", коли метал плавляє і стискається у сферу до нижньої енергії поверхні. Це знижує щільність нижче 98,5%.
3. Сила міжшарового зв’язку та залишкового стресу
Нерегулярні частинки можуть генерувати механічні замикаючі структури, коли порошок розкинуто, що повинно зробити теоретичну адгезію міжшаровою. Але різкі краї багатокутних порошків можуть спричинити накопичення напруги під час плавлення, що робить залишкове напруження всередині друкованого предмета вгору. Дослідження показують, що друковані компоненти, виготовлені з багатокутного порошку з нержавіючої сталі 316L, мають залишковий стрес на 25% більше, ніж сферичний порошок, що робить їх більш сприйнятливими до деформації та руйнування під час подальшої термічної обробки.
4. Переробка порошку та заощадження грошей
Сферичний порошок плавно протікає і його можна використовувати більше 10 разів, не втрачаючи більше 5% його продуктивності, що робить його корисним для великого виробництва масштабу -. Полігутні порошки, як правило, роблять дрібний порошок, коли частинки розриваються при повторному використанні, що робить проточність ще гіршою. Наприклад, коли певний виробник авіаційних частин використовує полігональний порошок, їм доводиться екранувати додаткові 15% порошку відходів для кожної партії друку. Коли вони використовують сферичний порошок, швидкість порошку відходів менше 5%.
3, випадки загального використання та тести на продуктивність
1. Аерокосмічне поле: виготовлення лез турбіни
GE Aviation employed spherical TC4 titanium alloy powder (sphericity>99%) Зроблено за допомогою процесу PREP для друку SLM надрукувати лопатки турбіни для двигуна Leap. Це зробило поверхню лопатей більш гладкою (від РА 10 мкм до Ра 3 мкм) і зробило їх останніми вдвічі довшими, ніж типовими кованими частинами. Полігональний порошок, зроблений підходом до атомізації води, з іншого боку, занадто рано збився у високих - випробуваннями температури, оскільки порошок диспергував нерівномірно, залишаючи прогалини діаметром понад 50 мкм всередині листя.
2. Медичні імплантати: тазостегновий суглоб, зроблений саме для вас
3D -}}} Друкована чашка тазостегнового суглоба виготовлена ​​з сферичного порошку сплаву в кокро, який має низький коефіцієнт тертя (0,15) та послідовну структуру тканин. Це робить прикріплення між імплантатом і кістковою тканиною на 30% сильнішим. Але оскільки вони є грубими зовні, багатокутні частинки, швидше за все, викликають запалення та мають клінічну швидкість відновлення, який на 15% більший, ніж у сферичних порошків.
3. Створення форм: конформний канал охолодження
У друку SLM сталі форми (H13) сферичний порошок може робити речі з великою точністю та діаметром каналу не менше 0,8 мм, що робить охолодження 40% ефективнішим. Оскільки багатокутні порошки не протікають добре, вони можуть засмічувати систему подачі порошків під час друку складних каналів потоку, що знижує швидкість виходу до менше 60%.