آیا مواد چاپ فلزی نیاز به ذخیره خلاء دارند؟

一 ، خصوصیات مواد: مواد باید با اکسیداسیون و جذب رطوبت مقابله کنند.
دو مورد اصلی وجود دارد که محیط ذخیره سازی مواد چاپی فلزی باید انجام شود: فرآیندهای اکسیداسیون را از وقوع و تنظیم میزان رطوبت در هوا جلوگیری کنید. این دو چیز به طور مستقیم تأثیر می گذارد که مواد از نظر شیمیایی پایدار و سازگار هستند.
1. اثرات مضر واکنشهای اکسیداسیون
هنگامی که پودر فلزی با هوا در تماس است ، یک لایه اکسید خیلی سریع روی سطح شکل می گیرد. به عنوان مثال ، پودر آلیاژ تیتانیوم با اکسیژن در دمای طبیعی ترکیب می شود تا Tio ₂ شود. در دماهای بالا ، مانند 650 درجه در فرآیند ذوب پرتو الکترونی ، میزان اکسیداسیون با مقدار زیادی بالا می رود. سه مشکل اصلی وجود دارد که می تواند هنگام وجود یک لایه اکسید اتفاق بیفتد:
سیالیت کمتر: تجمع ذرات اکسیده شده باعث می شود توزیع اندازه ذرات پودر گسترده تر شود و این باعث می شود پراکندگی پودر به طور مساوی سخت تر شود. یک تجارت چاپی سه بعدی آزمایشی را انجام داد که نشان داد پس از 72 ساعت قرار گرفتن در معرض هوا ، تغییر ضخامت لایه پودر آلیاژ تیتانیوم از 10 میکرومتر به 35 میکرومولار mm انجام شد. این باعث شده سطح اشیاء چاپی 40 ٪ سخت تر شود.
نقص های ذوب بیشتر: لایه اکسید هنگام برخورد با پرتوی لیزر یا الکترونی ، که باعث ایجاد نقص گاز و منافذ می شود ، خراب می شود. هنگام چاپ تیغه های موتور حمل و نقل هوایی ، پودر اکسید تیتانیوم 2.3 برابر متخلخل تر از پودر است که در خلاء نگهداری می شود و عمر خستگی آن 60 ٪ کاهش می یابد.
تخریب عملکرد مواد: لایه اکسید بر نحوه چیدمان کریستال های فلزی تأثیر می گذارد و این باعث می شود فلز قوی تر شود. استحکام کششی پودر فولاد ضد زنگ 316L از 680mPa به 520mPa پس از اکسیداسیون کاهش یافته است ، در حالی که میزان کشیدگی از 45 ٪ به 28 ٪ کاهش یافته است.
2. احتمال جذب رطوبت در زنجیرها
پودرهای فلزی در خیساندن رطوبت از هوا بسیار خوب هستند زیرا ساختار متخلخل دارند. به عنوان مثال ، آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم- می توانند در مکانی با رطوبت نسبی 60 ٪ به مدت 24 ساعت نگهداری شوند و میزان رطوبت می تواند به 0.15 ٪ برسد که به مراتب بالاتر از استاندارد ایمنی فرآیند 0.05 ٪ است. سه خطر مهم از جذب رطوبت ناشی می شود:
احتمال احتراق خود به خود: هنگامی که پودر مرطوب در برابر چیزی مالش می یابد یا در معرض بار استاتیک قرار می گیرد ، می تواند به تنهایی آتش بگیرد. در سال 2023 ، یک پودر آلیاژ تیتانیوم در یک تجارت چاپی سه بعدی در آلمان رخ داد. تحقیقات نشان داد که پودر حادثه دارای درصد رطوبت 0.22 ٪ است که بسیار بالاتر از آنچه ایمن است.
یک فرآیند پایدار نیست: لیزر باعث می شود آب بلافاصله تبخیر شود و همین امر باعث ایجاد چلپ چلوپ استخر مذاب می شود. سوابق تهیه کننده قطعات خاص خودرو نشان می دهد که هنگام استفاده از پودر جذب کننده- برای چاپ ، تعداد نقایص چلپ چلوپ از 0.3 ٪ به 2.7 ٪ افزایش یافت و میزان قراضه 8 بار افزایش یافت.
پدیده آغوش هیدروژن: هنگامی که آب تجزیه می شود ، اتم های هیدروژن را که وارد شبکه فلزی می شوند آزاد می کند و آن را قوی تر می کند. هنگام چاپ اتصال دهنده های حمل و نقل هوایی ، چقرمگی شکستگی رطوبت-} قطعات پودر جذب کننده از 45MPa · M ¹/² به 28mpa · m ¹/² پایین رفت ، که به اندازه کافی قوی نیست که بتواند آزمایشات هوایی را پشت سر بگذارد.
2 ، خطر فرآیند: کنترل کامل زنجیره از ذخیره تا چاپ
نحوه ذخیره وسایل چاپ فلزی تأثیر مستقیمی در چگونگی ایمن و پایدار مراحل بعدی دارد. با ایجاد یک فضای محدود ، فناوری ذخیره سازی هوور سه خطر اصلی را کنترل می کند:
1. کنترل ایمنی که اجازه انفجار نمی دهد
پودر فلزی نوعی گرد و غبار قابل اشتعال است و حد مواد منفجره پایین آن (LEL) از نزدیک با اندازه ذرات و میزان اکسیژن موجود در هوا ارتباط نزدیکی دارد. به عنوان مثال ، پودر آلیاژ تیتانیوم دارای LEL پایین تر از 20 گرم در متر مربع نسبت به پودر آلومینیوم است که دارای LEL بالاتر از 60 گرم در متر مربع است. روشهای زیر که ذخیره هوور خطر انفجار را کاهش می دهد:
خلاء را با گاز نیتروژن یا آرگون پر کنید تا سطح اکسیژن زیر 0.5 ٪ باشد. به این محافظت از گاز بی اثر گفته می شود. یک شرکت نظامی آزمایشی را انجام داد که نشان داد وقتی سطح اکسیژن از 21 ٪ به 0.5 ٪ کاهش یافته است ، فشار انفجار پودر آلیاژ تیتانیوم از 0.8 مگاپاسکال به 0.02 مگاپاسکال کاهش یافته است و ضریب ایمنی 40 بار افزایش یافته است.
طراحی حذف استاتیک: قسمت داخلی جعبه ذخیره خلاء در مواد استاتیک ضد - پوشانده شده است که مقاومت در برابر کمتر از 10 سانتی متر دارد. این امر باعث می شود که جرقه های استاتیک هنگام بروز پودر در برابر دیوارها اتفاق بیفتد.
کنترل دما: جو خلاء همرفت حرارتی را کند می کند و هنگامی که با یک سیستم تبرید نیمه هادی ترکیب می شود ، دمای ذخیره را بین 15 تا 25 درجه سانتیگراد نگه می دارد. این باعث می شود دمای بالا از سرعت بخشیدن به واکنشهای اکسیداسیون متوقف شود.
2. ثبات پارامترهای فرآیند
چاپ فلزی نسبت به عملکرد پودر کاملاً حساس است و ذخیره خلاء می تواند شاخص های مهم زیر را حفظ کند:
توزیع اندازه ذرات: جو خلاء اندازه ذرات D50 را ثابت نگه می دارد و پودر را از جمع شدن در کنار هم متوقف می کند. یک تجارت کاشت پزشکی می گوید که انحراف استاندارد از اندازه ذرات برای پودرهای نگهداری شده در خلاء از 0.8 میکرومتر به 0.3 میکرومتر کاهش یافته است. تنوع استاندارد تخلخل برای استنت های چاپی از 1.2 ٪ به 0.5 ٪ کاهش یافته است.
چگالی شل: دامنه نوسانات برای چگالی گشاد خلاء -} ذخیره شده به نصف بریده شده است ، از 0.05 گرم در سانتی متر ³ تا 0.01 گرم در سانتی متر. این اطمینان حاصل می کند که ضخامت پودر در کل یکسان است.
نقدینگی: هنگامی که رطوبت موجود در هوا زیر 5 ٪ RH نگه داشته می شود ، زاویه Repose of Vacuum-} پودرهای ذخیره شده از 45 درجه به 32 درجه می رود ، که باعث می شود آنها 40 ٪ روانتر شوند.
3 ، کاربرد صنعت: تقاضای زیاد در بخش تولید بالا-
در مناطق انتهایی - از جمله هوافضا ، ایمپلنت های پزشکی و انرژی هسته ای ، ذخیره خلاء به روش معمولی برای ذخیره مواد چاپی فلزی تبدیل شده است.
1. میدان هوافضا
هنگام چاپ نازل های سوخت برای موتورهای GE Leap ، پودر آلیاژ کروم کبالت که در خلاء نگهداری می شود ، برای انجام سه پیشرفت بزرگ استفاده می شود:
طول عمر طولانی تر: نازل برای چاپ پودر ذخیره سازی خلاء ، 10،000 آزمایش چرخه حرارتی را پشت سر گذاشته و سه برابر بیشتر از ریخته گری های معمولی طول خواهد کشید.
بهره وری بهبود یافته: تخلخل از 0.8 ٪ به 0.2 ٪ و راندمان سوخت 15 ٪ افزایش یافت.
صرفه جویی در هزینه: نرخ استفاده از پودر از 75 ٪ به 92 ٪ رسید و هزینه یک قطعه 28 ٪ کاهش یافت.
2. موضوع کاشت پزشکی
در استفاده درمانی از دستگاه های فیوژن متخلخل تیتانیوم متخلخل چاپی ، فناوری ذخیره سازی خلاء دو مشکل بزرگ را برطرف می کند:
زیست سازگاری: پودر ذخیره شده خلاء- دارای ناخالصی کمتر از 0.05 ٪ (o ، n ، h) است که مطابق با استاندارد ISO 13782 است.
تأثیر در تشکیل استخوان: میزان رشد استخوان در طی سه ماه در مقایسه با پودری که در خلاء نگه داشته نشده بود 60 ٪ افزایش یافت و میزان بقا در طی 5 سال از 85 ٪ به 97 ٪ افزایش یافت.
3. میدان انرژی هسته ای
هنگام تهیه صفحات کانال جریان برای راکتورهای هسته ای ، پودر تانتالوم که در خلاء نگهداری می شود ، موارد زیر را انجام می دهد: در برابر خوردگی مقاومت می کند: در محیط بخار درجه حرارت بالا- با 560 درجه ، میزان خوردگی از 0.02 میلی متر در سال به 0.005 میلی متر در سال کاهش می یابد.
عملکرد جذب نوترون: میزان بور با 1.2 درصد وزنی ثابت می ماند که برای مصارف هسته ای بی خطر است.