Metallpulvermaterialer for 3d-utskrift

Metall 3D-utskrift er en 3D-utskriftsteknologi som bruker metallpulver til å skrive ut metalldeler direkte, også kjent som metallpulversintring (SLM). I tillegg til god plastisitet, må 3D-printing av metallpulver også oppfylle kravene til finpulverpartikkelstørrelse og høy partikkelstørrelsesfordeling. Smal, høy sfærisitet, god flyt og høye krav til massetetthet. For tiden inkluderer metallpulveret som brukes i de fleste 3D-skrivere rustfritt stål, aluminiumslegeringer, kobolt-kromlegeringer, kobberlegeringer, titanlegeringer og nikkellegeringer. Jernbaserte legeringer er ingeniørkunst Det viktigste og mest brukte metallmaterialet i teknologien brukes mest til å danne komplekse strukturer, og er mye brukt i romfart, bil, skipsbygging, maskinproduksjon og andre industrier.

Typen metallpulver og 3D-utskriftsprosessen som brukes til å bestemme egenskapene til sluttproduktet

●Rustfritt stålpulver

Relativt billige metalltrykkmaterialer, kostnadseffektive, god korrosjonsbestandighet, høy styrke, kan raskt og effektivt produsere små partier av komplekse industrielle deler.

● Aluminiumslegeringspulver

For tiden inkluderer aluminiumslegeringene som brukes i metall 3D-utskrift hovedsakelig aluminiumsilisium AlSi12 og AlSi10Mg. Aluminiumsilisium 12 er et lett tilsetningsstoff som brukes til å produsere metallpulver med gode termiske egenskaper. Kombinasjonen av silisium og magnesium gjør at aluminiumslegeringer har høyere styrke. og stivhet, noe som gjør den egnet for tynnveggede og komplekse geometrier, spesielt i applikasjoner med gode termiske egenskaper og lav vekt. Aluminiumslegeringer er den mest brukte klassen av ikke-jernholdige konstruksjonsmaterialer i Høy styrke, nær eller overgår høykvalitetsstål, og god plastisitet. Forskning viser at aluminiumslegeringer for 3D-utskrift kan oppnå tette deler, små strukturer og mekaniske egenskaper som kan sammenlignes med eller enda bedre enn støpedeler, og sammenlignet med tradisjonelle prosesser. Kvaliteten på deler kan reduseres med 22 prosent, men kostnadene kan reduseres med 30 prosent.

●Kobolt-kromlegeringspulver

På grunn av sin utmerkede slitestyrke og korrosjonsbestandighet, brukes kobolt-kromlegeringspulver for metall 3D-utskrift ofte til å skrive ut forskjellige kunstige ledd og ortopediske implantater, og det brukes også innen tannbehandling.

●Kobberlegeringspulver

Med utmerket termisk og elektrisk ledningsevne kan kobber med utmerket termisk ledningsevne i termiske styringsapplikasjoner kombineres med designfrihet for å produsere komplekse interne strukturer og konforme kjølekanaler.

●Titanlegeringspulver

Det er mye brukt i romfartsfeltet, og bruker fordelene med 3D-utskrift for å optimalisere produktdesign, for eksempel å erstatte den originale solide kroppen med en kompleks og rimelig struktur, slik at det ferdige produktet har lavere vekt og bedre mekaniske egenskaper. Dette kan ikke bare redusere kostnadene, men også lett produksjon av hver komponent kan oppnås.

●Nikkellegeringspulver

Oksydasjonsmotstanden og korrosjonsmotstanden til nikkellegering gjør den egnet for det tøffe miljøet med høy temperatur og høyt trykk. Når nikkellegeringen varmes opp, vil et tykt og stabilt oksidlag passiveres på overflaten av legeringen for å beskytte innsiden av legeringen mot korrosjon. Gode ​​mekaniske egenskaper opprettholdes over et bredt temperaturområde.

Hvordan pulvermaterialer brukes til 3D-utskrift

En høyenergilaserstråle, kontrollert av 3D-modelldata, brukes til lokalt å smelte metallmatrisen, mens sintring størkner pulvermetallmaterialet og automatisk lag-for-lag stabling for å generere tette geometriske faste deler.

Hvordan produsere 3D-utskriftsmetallpulver

Metallpulverproduksjon er et grunnleggende aspekt ved pulvermetallurgi. Ulike metoder som brukes for å fremstille metallpulver inkluderer reduksjon, elektrolyse, karbonyldekomponering, sliping og atomisering.

De fire mest brukte metodene for å produsere metallpulver er reduksjon i fast tilstand, elektrolyse, kjemisk og atomisering.

De fleste produsenter bruker elektrolyse- og reduksjonsmetoder for å produsere elementært metallpulver. Men de er ikke egnet for produksjon av legeringspulver. Imidlertid har atomiseringsmetoden en tendens til å overvinne denne begrensningen, så produsenter bruker den til produksjon av legeringspulver.

Elektrolyse er en annen metode som brukes til å produsere pulveriserte metaller. Ved å velge riktig elektrolyttsammensetning, temperatur, konsentrasjon og strømtetthet, kan forskjellige metaller avsettes som svamper eller pulver. Dette kan følges av vask, tørking, reduksjon, glødet og knust. Denne metoden produserer metallpulver med svært høy renhet. Det brukes i utgangspunktet til sterkt ledende kobberpulver på grunn av dets høye energibehov.

Atomiseringsmetode refererer til en metode for å knuse smeltet metall til partikler med en størrelse på mindre enn 150 μm ved hjelp av mekaniske metoder. I henhold til metoden for å knuse smeltet metall inkluderer forstøvningsmetoder to-strøms forstøvning, sentrifugalforstøvning, ultralydforstøvning, vakuumforstøvning, etc. Disse forstøvningsmetodene har sine egne egenskaper og har vært vellykket brukt i industriell produksjon. Blant dem har vanndampforstøvningsmetoden fordelene med enkelt produksjonsutstyr og prosess, lavt energiforbruk og stor batchstørrelse, og har blitt det viktigste metallpulveret. Industrielle produksjonsmetoder.

Ytelseskrav til 3D-utskrift for metallpulver

1. Renhet

Keramiske inneslutninger vil redusere ytelsen til den endelige delen betydelig, og disse inneslutningene har generelt et høyt smeltepunkt og er vanskelige å sintre, så det må ikke være noen keramiske inneslutninger i pulveret. I tillegg må oksygen- og nitrogeninnholdet også kontrolleres strengt. For tiden er pulverfremstillingsteknologien for metall 3D-utskrift hovedsakelig basert på forstøvningsmetoden. Pulveret har et stort spesifikt overflateareal og er lett å oksidere. I spesielle bruksområder som romfart, har kunder strengere krav til denne indeksen, for eksempel superlegeringer. Oksygeninnholdet i pulver er 0.006 prosent -0.018 prosent, oksygeninnholdet i titanlegeringspulver er 0,007 prosent -0,013 prosent, og oksygeninnholdet i rustfritt stålpulver er 0,010 prosent -0,025 prosent.

2. Pulverflytbarhet og bulkdensitet

Pulverfluiditet påvirker direkte jevnheten til pulverspredning under utskriftsprosessen og stabiliteten til pulvermatingsprosessen. Fluiditeten er relatert til pulvermorfologien, partikkelstørrelsesfordelingen og bulktettheten. Jo mindre andel av fint pulver, jo bedre flytende; partikkeltettheten forblir uendret, den relative tettheten øker, og pulverfluiditeten øker. I tillegg vil adsorpsjon av vann, gass osv. på partikkeloverflaten redusere pulverfluiditeten.

3. Pulverpartikkelstørrelsesfordeling

Ulike 3D-utskriftsutstyr og formingsprosesser har ulike krav til pulverpartikkelstørrelsesfordeling. For tiden er pulverpartikkelstørrelsesområdet som vanligvis brukes i 3D-utskrift av metall 15-53μm (fint pulver) og 53-105μm (grovt pulver). Valget av metallpulverpartikkelstørrelse for 3D-utskrift er i hovedsak Ifølge metallskrivere med forskjellige energikilder, er skrivere som bruker laser som energikilde egnet til å bruke 15-53μm pulver som forbruksvarer på grunn av deres fine fokuseringspunkt og enkle smelting av fint pulver. Pulvertilførselsmetoden er lag-for-lag pulverlakkering; Pulverspredningsskriveren med elektronstråle som energikilde har en litt tykkere fokuseringspunkt, som er mer egnet for smelting av grovt pulver, og egner seg for bruk av grovt pulver på 53-105 μm; for skrivere med koaksial pulvermating, kan partikkelstørrelsen på 105-150 μm brukes pulver som forbruksvarer.

4. Pulvermorfologi

Pulvermorfologien er nært knyttet til pulverfremstillingsmetoden. Generelt, når metallgassen eller smeltet væske omdannes til pulver, har formen på pulverpartiklene en tendens til å være sfærisk. De fleste av pulverene fremstilt ved metoden er dendritiske. Generelt sett, jo høyere sfærisitet, desto bedre er fluiditeten til pulverpartiklene. 3D-printing av metallpulver krever asfærisitet på mer enn 98 prosent slik at pulverspredningen og pulvermatingen er lettere å utføre under utskrift.

Viktigheten av 3D-metallpulverutskrift

Metallpulveret gjør 3D-utskrift raskere og muliggjør rask prototyping. Produsenter kan også endre design mer effektivt. Denne metoden er også kostnadseffektiv fordi 3D-skrivere av metall bare bruker mengden materiale som trengs for å lage den ønskede delen. Gjør design av komplekse maskindeler enkelt og muliggjør produksjon av «umulige» maskindeler.