¿Cómo afecta la forma de la partícula del polvo metálico del efecto de impresión?

一, se forman los tipos de partículas de polvo de metal y cómo se forman
La forma de las partículas de polvo de metal está influenciada principalmente por la forma en que se hacen. Algunas formas frecuentes son esféricas, casi esféricas, poligonales, esponja porosa y dendrítica.
Esférico o casi esférico: la atomización del gas (GA) y la atomización del electrodo giratorio en plasma (Prep) hicieron que las partículas fueran suaves y les dio una esfericidad de más del 98%. El polvo esférico tiene la menor energía superficial, por lo que no se une tan fácilmente mientras se imprime, lo que lo convierte en el mejor para la flujo.
Polígono/Irregular: Hecho descomponiendo agua o utilizando un enfoque mecánico, con bordes afilados y una superficie rugosa. Este tipo de polvo no fluye muy bien, pero su densidad en masa podría ser mejor que la del polvo esférico, ya que las partículas encajan más bien.
Polvo que proviene de satélites y polvo que es hueco: durante la aerosolización, las gotas que solo están a medio formado coliden para generar "polvo satelital", que está formado por pequeñas partículas que se adhieren a la superficie de partículas más grandes. El "polvo hueco" está compuesto por gas que está atrapado dentro de la gota y no se va completamente. Estos dos problemas harán que sea mucho más difícil que el polvo fluya e imprima.
2, la forma principal en que la forma de partículas afecta la técnica de impresión
1. La capacidad de extender el polvo de manera uniforme y la cantidad de líquido en él
La clave para asegurarse de que el grosor de la capa de polvo sea incluso para asegurarse de que el polvo fluya bien. Los polvos esféricos tienen una superficie lisa y poca fricción entre las partículas. El ángulo de reposo (una medida de fluidez) puede ser tan bajo como 25 grados o menos. Los polvos poligonales, por otro lado, pueden tener un ángulo de reposo de más de 40 grados. Las pruebas han demostrado que al usar equipos SLM con polvo de aleación de titanio esférico (Ti6al4v), la desviación estándar del grosor de la capa de polvo se puede mantener dentro de ± 2 μ m. Sin embargo, cuando se usa polvo poligonal, el error de polvo puede ser tan alto como ± 8 μ m, lo que hace que la rugosidad de la superficie (valor de AR) de la parte impresa 40% más alta.
2. La estabilidad y la densificación del grupo de fusiones
La forma de las partículas afecta la densidad de los elementos impresos cambiando cómo se mueve la piscina de fusión. Cuando el polvo esférico se derrite con un láser, la tensión superficial del metal líquido es la misma en todas partes, creando una piscina de fusión suave y continua que reduce la porosidad y las grietas. Por ejemplo, los objetos impresos SLM hechos con polvo esférico pueden tener una densidad de 99.9% cuando se realizan con una aleación basada en Nickel -}. El polvo poligonal, por otro lado, tiene un gran área de contacto entre las partículas, lo que facilita que la "esferoidización" suceda cuando el metal se derrite y se encoge en una esfera para reducir la energía superficial. Esto reduce la densidad a inferior al 98.5%.
3. Fuerza de la unión entre capas y estrés residual
Las partículas irregulares pueden generar estructuras entrelazadas mecánicas cuando se extiende el polvo, lo que debería fortalecer la adhesión entre capas en teoría. Pero los bordes afilados de los polvos poligonales pueden hacer que el estrés se acumule durante la fusión, lo que hace que el estrés residual dentro del artículo impreso aumente. Los estudios indican que los componentes impresos fabricados a partir de polvo de acero inoxidable 316L poligonal tienen un estrés residual un 25% más que el del polvo esférico, lo que los hace más susceptibles a la deformación y la fractura durante el tratamiento térmico posterior.
4. Reciclaje de polvo y ahorro de dinero
El polvo esférico fluye suavemente y se puede usar más de 10 veces sin perder más del 5% de su rendimiento, lo que lo hace bueno para una gran producción de escala -. Los polvos poliangulares tienden a hacer polvo fino cuando las partículas se rompen tras el uso repetido, lo que empeora la flujo de flujo. Por ejemplo, cuando un cierto fabricante de piezas de aviación usa polvo poligonal, tienen que detectar un 15% adicional del polvo de desecho para cada lote de impresión. Cuando usan polvo esférico, la velocidad de polvo de residuos es inferior al 5%.
3, casos de uso comunes y pruebas de rendimiento
1. Campo aeroespacial: hacer cuchillas de turbina
GE Aviation employed spherical TC4 titanium alloy powder (sphericity>99%) Hecho utilizando el proceso de preparación para imprimir SLM las cuchillas de la turbina para el motor Leap. Esto hizo que la superficie de las cuchillas fuera más suave (desde RA 10 μ m hasta RA 3 μ m) y las hizo durar el doble de las partes forjadas típicas. El polvo poligonal hecho por el enfoque de atomización de agua, por otro lado, se rompió demasiado pronto en pruebas de temperatura - altas porque el polvo se dispersó de manera desigual, dejando huecos con un diámetro de más de 50 μm dentro de las hojas.
2. Implantes médicos: una articulación de cadera hecha solo para usted
La copa de articulación impresa de la cadera 3D - de Johnson & Johnson está hecha de polvo de aleación de cuocrmo esférico, que tiene un coeficiente de baja fricción (0.15) y una estructura de tejido consistente. Esto hace que la unión entre el implante y el tejido óseo sea un 30% más fuerte. Pero debido a que son ásperas en el exterior, las partículas poligonales tienen más probabilidades de causar inflamación y tienen una tasa de reparación clínica que es 15% mayor que la de los polvos esféricos.
3. Hacer moldes: canal de enfriamiento conforme
En la impresión SLM de acero de molde (H13), el polvo esférico puede hacer las cosas con gran precisión y un diámetro de canal de al menos 0.8 mm, lo que hace que el enfriamiento sea un 40% más eficiente. Debido a que los polvos poligonales no fluyen bien, pueden obstruir el sistema de suministro de polvo mientras imprimen canales de flujo complejos, lo que reduce la velocidad de rendimiento a menos del 60%.