Vai metāla drukāšanas materiāliem nepieciešama vakuuma uzglabāšana?

一, materiāla īpašības: Materiālam ir jātiek galā gan ar oksidāciju, gan ar mitruma absorbciju.
Ir divas galvenās lietas, kas jāveic metāla drukāšanas materiālu uzglabāšanas vide: neļaujiet oksidācijas procesiem notikt un regulēt mitruma daudzumu gaisā. Šīs divas lietas tieši ietekmē to, cik stabils un pielāgojams materiāls ir ķīmiski.
1. Oksidācijas reakciju kaitīgā ietekme
Kad metāla pulveris nonāk saskarē ar gaisu, ļoti ātri uz virsmas veidojas oksīda slānis. Piemēram, titāna sakausējuma pulveris apvienojas ar skābekli normālā temperatūrā, lai padarītu tio ₂. Augstā temperatūrā, jo elektronu staru kūšanas procesā pārsniedz 650 grādu, oksidācijas ātrums palielinās par daudz. Ir trīs galvenās grūtības, kas var notikt, ja ir oksīda slānis:
Mazāka plūstamība: oksidēto daļiņu agregācija padara pulvera daļiņu lieluma sadalījumu plašāku, kas apgrūtina pulveri vienmērīgi izkliedēt. 3D drukas bizness veica eksperimentu, kas parādīja, ka pēc 72 stundu ilgas gaisa iedarbības titāna sakausējuma pulvera slāņa biezuma izmaiņas pieauga no ± 10 μm līdz ± 35 μm. Tas padarīja iespiesto priekšmetu virsmu par 40% rupjāku.
Vairāk kūstošu trūkumu: oksīda slānis sabojājas, kad to skar lāzera vai elektronu stars, kas rada gāzes un poru trūkumus. Drukājot aviācijas motora asmeņus, titāna oksīda pulveris ir 2,3 reizes porains nekā pulveris, kas tiek uzturēts vakuumā, un tā noguruma kalpošanas laiks tiek samazināts par 60%.
Materiāla veiktspējas sadalīšanās: oksīda slānis ietekmē metāla kristālu izkārtojuma veidu, kas padara metālu mazāk spēcīgu. 316L nerūsējošā tērauda pulvera stiepes izturība samazinājās no 680MPa līdz 520MPa pēc oksidācijas, bet pagarinājuma ātrums samazinājās no 45% līdz 28%.
2. Mitruma absorbcijas iespējamība ķēdēs
Metāla pulveri ļoti labi iemērc mitrumu no gaisa, jo tiem ir poraina struktūra. Piemēram, alumīniju - balstītus sakausējumus 24 stundas var turēt vietā ar 60%relatīvo mitrumu, un mitruma saturs var sasniegt 0,15%, kas ir daudz augstāks nekā procesa drošības standarts - 0,05%. Trīs ievērojamas briesmas rodas no mitruma absorbcijas:
Spontānas sadedzināšanas iespēja: kad mitrs pulveris berzē pret kaut ko vai ir pakļauts statiskam lādiņam, tas pats var aizdegties. 2023. gadā 3D drukāšanas biznesā Vācijā notika titāna sakausējuma pulvera eksplozija. Izmeklēšanā tika atklāts, ka negadījumu pulvera mitruma procents ir 0,22%, kas ir daudz augstāks nekā drošs.
Nav stabils process: lāzers liek ūdenim iztvaikot uzreiz, kas padara izkausēto baseinu izšļakstīties. Noteikti automobiļu detaļu piegādātāja ieraksti rāda, ka tad, kad drukāšanai tika izmantots mitrums - absorbējošs pulveris, šļakatu defektu skaits palielinājās no 0,3% līdz 2,7%, un lūžņu līmenis pieauga par 8 reizēm.
Ūdeņraža emblitlības parādība: kad ūdens sadalās, tas atbrīvo ūdeņraža atomus, kas nonāk metāla režģī, un padara to mazāk izturīgu. Drukājot aviācijas stiprinājumus, mitruma lūzuma izturība - absorbējošās pulvera detaļas samazinājās no 45MPa · m ¹/² līdz 28MPa · m ¹/², kas nav pietiekami stiprs, lai nokārtotu gaisa vērtības testus.
2, procesa risks: pilnīga ķēdes kontrole no uzglabāšanas līdz drukāšanai
Metāla drukas piederumu glabāšanai ir tieša ietekme uz to, cik droši un stabili būs nākamie soļi. Izveidojot ierobežotu vietu, Hoover Storage Technology kontrolē trīs galvenos riskus:
1. drošības kontrole, kas neļaus notikt sprādzienam
Metāla pulveris ir viegli uzliesmojošu putekļu veids, un tā apakšējā sprādzienbīstamā robeža (LEL) ir cieši saistīta ar daļiņu lielumu un skābekļa daudzumu gaisā. Piemēram, titāna sakausējuma pulvera zemāks LEL ir tikai 20 g/m³ nekā alumīnija pulverim, kura augstāks LEL ir augstāks 60 g/m³. Šādi veidi, kā Hoover Storage samazina eksplozijas risku:
Piepildiet vakuumu ar slāpekļa vai argona gāzi, lai skābekļa līmenis būtu zemāks par 0,5%. To sauc par inertas gāzes aizsardzību. Militārais uzņēmums veica eksperimentu, kas parādīja, ka tad, kad skābekļa līmenis pazeminājās no 21% līdz 0,5%, titāna sakausējuma pulvera sprādziena spiediens samazinājās no 0,8 MPa līdz 0,02 MPa, un drošības koeficients pieauga par 40 reizes.
Statiskā eliminācijas dizains: vakuuma uzglabāšanas kastes iekšpuse ir pārklāta ar anti - statisku materiālu, kura pretestība ir mazāka par 10 cm. Tas neļauj statiskām dzirkstelēm notikt, kad pulveris berzē pret sienām.
Temperatūras kontrole: vakuuma atmosfēra palēnina termisko konvekciju, un, apvienojot ar pusvadītāju saldēšanas sistēmu, tā uztur uzglabāšanas temperatūru no 15 līdz 25 grādiem pēc Celsija. Tas pārtrauc augstas temperatūras paātrināt oksidācijas reakcijas.
2. Procesa parametru stabilitāte
Metāla drukāšana ir diezgan jutīga pret to, cik labi darbojas pulveris, un vakuuma uzglabāšana var saglabāt šādus svarīgus rādītājus:
Daļiņu lieluma sadalījums: vakuuma atmosfēra uztur D50 daļiņu izmēru vienmērīgu un aptur pulveri salipt kopā. Medicīnisku implantu bizness saka, ka vakuumā uzturēto daļiņu lieluma standartnovirze ir samazinājusies no 0,8 μm līdz 0,3 μm. Drukāto stentu porainības standarta variācija ir samazinājusies no 1,2% līdz 0,5%.
Brīvais blīvums: vakuuma - uzglabātā pulvera vaļējā blīvuma svārstību diapazons ir sagriezts uz pusēm, no ± 0,05 g/cm ³ līdz ± 0,01 g/cm ³. Tas pārliecinās, ka pulvera biezums ir vienāds visā.
Likviditāte: Kad mitrums gaisā tiek turēts zem 5% RH, vakuuma krājuma leņķis - saglabātie pulveri nonāk no 45 grādiem līdz 32 grādiem, kas padara tos par 40% vairāk šķidruma.
3, nozares lietojumprogramma: liels pieprasījums augstajā - beigu ražošanas nozarē
Augstā - gala zonās, ieskaitot kosmosu, medicīniskos implantus un kodolenerģiju, vakuuma uzglabāšana ir kļuvusi par parasto veidu, kā uzglabāt metāla drukāšanas sastāvdaļas.
1. Aerosposma lauks
Drukājot degvielas sprauslas GE Leap motoriem, kobalta hroma sakausējuma pulveris, kas tiek turēts vakuumā, tiek izmantots, lai veiktu trīs lielus sasniegumus:
Ilgāks dzīves ilgums: vakuuma uzglabāšanas pulvera drukāšanas sprausla ir izgājusi 10 000 termisko cikla testēšanu un ilgs trīs reizes ilgāk nekā parastās lējumi.
Uzlabota efektivitāte: porainība pieauga no 0,8%līdz 0,2%, un degvielas efektivitāte pieauga par 15%.
Izmaksu ietaupījumi: pulvera lietošanas līmenis pieauga no 75%līdz 92%, un viena gabala izmaksas samazinājās par 28%.
2. Medicīnisko implantu tēma
Terapeitiskā 3D drukāto poraino titāna sakausējuma starpbūzijas saplūšanas ierīču lietošanā vakuuma uzglabāšanas tehnoloģija rada divas lielas problēmas:
Bioloģiski savietojamība: vakuumam - uzglabātajam pulverim ir mazāk nekā 0,05% piemaisījumu (O, N, H), kas atbilst ISO 13782 standartam.
Ietekme uz kaulu veidošanos: kaulu augšanas ātrums trīs mēnešu laikā pieauga par 60%, salīdzinot ar pulveri, kas netika turēts vakuumā, un izdzīvošanas līmenis piecu gadu laikā pieauga no 85% līdz 97%.
3. Kodolenerģijas lauks
Veicot plūsmas kanāla plāksnes kodolreaktoriem, tantaluma pulveris, kas tiek turēts vakuumā, rīkojas šādi: tas pretojas korozijai: augstā - temperatūras tvaika vidē ar 560 grādu, korozijas ātrums samazinās no 0,02 mm/gadā līdz 0,005 mm gadā.
Neitronu absorbcijas veiktspēja: bora daudzums paliek stabils 1,2 masas%, kas ir drošs kodolenerģijas izmantošanai.