Quels sont les effets du choix des poudres avec différentes tailles de particules sur la qualité de l'impression?

一, un équilibre dynamique entre la taille des particules et la qualité de la propagation de la poudre
1. Le jeu entre la fluidité et la douceur
La fluidité de la poudre est un bon signe de la façon dont il se propage uniformément. L'Institut Fraunhofer en Allemagne a effectué des tests comparatifs qui ont montré que la poudre en acier inoxydable de 316L avec un diamètre de 20 à 63 μm avait un débit de 18 à 22 s / 50g dans les tests de compteur de courant du hall. C'était bien meilleur que le débit de 25 à 30 g / g pour la poudre avec un diamètre de 15 à 53 μm. Cela montre que les poudres avec des tailles de particules plus grandes sont meilleures pour se propager rapidement. Les observations de microscopie confocale au laser ont montré que le déviation d'épaisseur de la couche de poudre en poudre de 15 à 53 μM n'était que de ± 0,8 μm, tandis que la déviation de 20 à 63 μm de poudre était de ± 1,5 μm. Cette différence est particulièrement claire après l'accumulation de couche multi -: lorsque la hauteur d'impression est supérieure à 50 mm, l'erreur de taille des grandes sections de poudre de particules augmente de 3 à 5%.
Pratique de l'industrie: Lorsqu'une entreprise de dispositifs médicaux utilise 20 à 63 μm de poudre pour imprimer des implants orthopédiques, l'efficacité de propagation de la poudre augmente de 20%, mais 10% des pièces doivent être coupées en surface pour se débarrasser des protubérances locales. Lorsque vous utilisez 15 à 53 μm de poudre, en revanche, la vitesse d'étalonnage de la poudre doit être ralenti de 15%, mais "une moulure temporelle -" peut être effectuée sans aucun traitement supplémentaire.
2. Stratégie pour optimiser la distribution des tailles de particules
L'utilisation d'une distribution de taille de particules bimodales, comme le mélange de 15 μm de poudre fine avec 45 μm de poudre grossière, peut rendre la poudre bien meilleure. La poudre fine remplit les espaces entre les poudres grossières, ce qui rend le lit de poudre à 12% plus dense mais lui permettant de bien couler. C'est ainsi que Airbus Group fabrique des tuyaux de carburant du moteur. Il augmente la densité de lit de poudre de 58% à 65% et réduit beaucoup le problème de la piscine en fusion.
2, l'impact profond de la taille des particules sur l'efficacité de la conductivité thermique
1.Le conflit entre l'absorption du laser et la diffusion thermique
Par rapport aux poudres avec 53–105 μm, les poudres de petites tailles de particules (15–45 μm) ont une surface spécifique plus grande et absorbent 18% de lumière laser en plus. Mais des poudres qui sont trop bien (<10 μ m) are likely to spheroidise when they oxidise, which makes them 25% less thermally conductive. NASA discovered in GRCop-42 copper alloy printing that decreasing the powder particle size from 30 μm to 15 μm raised the thermal conductivity from 380W/(m · K) to 410W/(m · K). However, the oxygen content must be kept below 800ppm to prevent the formation of oxide film.
2. Réglage de la taille des particules pour la technologie du faisceau d'électrons
L'utilisation de la poudre grossière de 45 à 105 μm peut générer une accumulation de charge, ce qui peut entraîner des problèmes d'impression. La technologie de fusion sélective du faisceau d'électrons (EBM) peut y aider. GE Aviation utilise cette gamme de tailles de particules pour fabriquer des lames de turbine moteur à sauter. Cela accélère l'impression à 800 cm³ / h, ce qui est trois fois plus rapide que la technologie SLM, tout en gardant la densité à 99,9%.
3, la relation entre la microstructure et les qualités mécaniques
1. Contrôler la taille des grains
La taille des particules de poudre affecte directement la rapidité avec laquelle la piscine de fusion refroidisse, ce qui détermine à son tour la taille des grains. Les tests de groupe Airbus ont montré que la taille moyenne des grains de 316L en acier inoxydable imprimé avec 15 à 53 μm de poudre est de 15 μm. Les pièces imprimées avec 20 à 63 μm de poudre ont une taille de grain moyenne de 28 μm. Le test de cycle de température de -50 à 150 degrés a indiqué que les petites parties de la taille des particules ont divulgué moins de 1 × 10 ⁻⁸ Pa · m ³ / s, mais de grandes parties de la taille des particules ont fui un peu après 200 cycles.
2. Distribution de la contrainte résiduelle Les pièces imprimées en poudre fine ont 30% de contrainte résiduelle en plus car elles se refroidissent plus rapidement. Siemens Energy utilise une poudre grossière de 53 à 105 μm pour fabriquer des chambres de combustion de turbine à gaz. Ils utilisent également un recuit de soulagement du stress à 650 degrés pour réduire le stress résiduel de 180 MPa à 60 MPa tout en gardant la densité à 99,5%.
4, matrice pour choisir la taille des particules dans l'utilisation de l'industrie
1. Le champ de l'aérospatiale
Les pièces à l'extrémité chaude du moteur: choisir 15 à 45 μm de poudre devrait être la chose la plus importante. La NASA utilise une poudre de taille de particules médiane de 30 μm pour fabriquer des revêtements de chambre de combustion en alliage en cuivre GRCOP-42. Cela leur donne une conductivité thermique de 410W / (M · K) et une résistance à la traction de 420MPa.
Les pièces qui maintiennent la structure: en utilisant 45 - 105 μm de poudre, comme GE Aviation Printing Ti-6Al-4V, et le réglage fin des paramètres du faisceau d'électrons peut fournir aux pièces forgées une durée de vie de fatigue de 85%.
2. Le domaine des dispositifs médicaux
Implants orthopédiques: 15-53 μm La poudre devient la norme. Par exemple, Johnson & Johnson DePuy synthétise des tasses acétabulaires en alliage de chrome de cobalt imprimées avec une rugosité de surface de RA<0.8 μ m. To do this, they utilised 25 μ m fine powder. This lowered the danger of bone resorption.
Stent personnalisé: en utilisant une poudre ultrafine de 5-25 μm, comme le stent vasculaire en alliage de mémoire niti en forme de niti, nous pouvons réguler la porosité à 80% et le module élastique à 30gpa.
3. Le champ de fabrication de moisissures
Forme qui suit le moule de refroidissement: L'utilisation de 53 à 105 μm de poudre, comme les moules en acier à outils H13 de DMG Mori, peut économiser le coût de chaque pièce de 0,8 yuan et le temps nécessaire pour fabriquer un moule de 40%.
Moule avec une conductivité thermique élevée: Lorsque BASF imprime des moules Cucrzr avec de la poudre d'alliage de cuivre de 15 à 45 μm, ils ont une conductivité thermique de 320W / (M · K), ce qui est cinq fois plus élevé que celui des moules en acier.