¿Cuáles son los indicadores técnicos del polvo de impresión 3D de metal?
Como tecnología de fabricación emergente, la impresión 3D se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Sin embargo, en el campo de la impresión 3D de metales de grado industrial, los consumibles en polvo siguen siendo uno de los factores importantes que restringen la aplicación a gran escala de esta tecnología. En la actualidad, Guangdong Yinna Technology Co., Ltd. cree que aún no se han formulado estándares de la industria nacional o estándares nacionales, como estándares de materiales de impresión 3D de metal, especificaciones de procesos y estándares de rendimiento de piezas. Los indicadores de evaluación de la industria para polvos metálicos incluyen principalmente la composición química, la distribución del tamaño de las partículas, la esfericidad del polvo, la fluidez y la densidad aparente. Entre ellos, la composición química y la distribución del tamaño de las partículas son indicadores comunes que se utilizan para evaluar la calidad de los polvos metálicos en el campo de la impresión 3D de metales, y la esfericidad, la fluidez y la densidad aparente se pueden utilizar como indicadores de referencia para evaluar la calidad. A continuación, el editor de Yinna le llevará al mundo de la impresión de indicadores en polvo.
1. Composición química: porcentaje en masa real de cada elemento en el polvo metálico (peso).
Tomando la tabla anterior como ejemplo, los datos de detección del elemento Al en esta aleación son 6,25, lo que significa que el porcentaje en masa del elemento Al en esta aleación es 6,25, y el porcentaje en masa de otros elementos puede deducirse de esta manera. En la actualidad, los métodos más utilizados para detectar la composición química de los metales son el análisis químico y el análisis espectroscópico. El análisis químico utiliza reacciones químicas para determinar la composición de los metales, lo que puede lograr un análisis cualitativo y cuantitativo de los componentes químicos del metal; el análisis espectroscópico utiliza las características únicas de varios elementos en los metales producidos bajo excitación de alta temperatura y alta energía. determinan la composición química y el contenido aproximado de metales, y generalmente se utilizan para el análisis cualitativo de composiciones químicas de metales. Ambos métodos anteriores requieren el uso de equipos de prueba profesionales y son completados por personal de instituciones de pruebas profesionales.
La composición química de la mayoría de los metales fundidos y forjados tiene los estándares industriales correspondientes o estándares nacionales para evaluar si el índice de composición química del metal está calificado. Sin embargo, la tecnología de polvo utilizada para la impresión 3D de metal es nueva y no existe un estándar industrial correspondiente o un estándar nacional en la industria. El método de evaluación generalmente reconocido por la industria es utilizar el estándar fundido correspondiente al polvo de metal, o negociar. relajar los indicadores según el estándar.
Para la impresión 3D de metal, debido a que después de que el metal se vuelve a fundir durante el proceso de impresión, los elementos existen en forma de gases, lo que puede causar defectos locales como agujeros de gas, afectando la densidad y las propiedades mecánicas del metal. pieza de trabajo. Por lo tanto, para los polvos metálicos de diferentes sistemas, el contenido de oxígeno es un indicador importante. El requisito general de la industria para este indicador es inferior a 1500 ppm, es decir, el porcentaje de masa de oxígeno en el metal está entre 0,13 y 0,15 en otros sistemas especiales. campos de aplicación, los clientes tienen requisitos más estrictos para este indicador. Algunos clientes también requieren el control de los indicadores de contenido de nitrógeno, que generalmente deben estar por debajo de 500 ppm, es decir, el porcentaje en masa de nitrógeno en el metal es inferior a 0,05.
2. Distribución del tamaño de partículas: datos estadísticos del porcentaje en volumen de partículas de polvo metálico de diferentes tamaños dentro de un cierto rango de tamaño.
Tomando la figura anterior como ejemplo, en el resultado de la distribución del tamaño de partículas de polvo metálico, d(10)=17.290μm, lo que significa que la proporción de volumen de polvo menor que 17.290μm no es menor que 10. Se puede observar que en este polvo, la proporción de polvos con un tamaño inferior a 33,478 µm no es inferior a 50, y la proporción de polvos con un tamaño inferior a 57,663 µm no es inferior a 90.
La distribución del tamaño de partículas del polvo metálico se puede analizar mediante un analizador de tamaño de partículas láser. El rango de tamaño de partícula de los polvos comúnmente utilizados para la impresión 3D de metal es de 15~53μm (polvo fino) y 53~105μm (polvo grueso). Este rango de tamaño de partículas se divide según las impresoras de metal con diferentes fuentes de energía. Las impresoras que utilizan láser como fuente de energía tienen puntos de enfoque finos y son más fáciles de fundir polvo fino. Son adecuadas para usar polvo de 15 ~ 53 μm como consumibles porque dentro de esta partícula. rango de tamaño El polvo tiene buena fluidez y es fácil de disolver. El método de suministro de polvo consiste en esparcir el polvo capa por capa. Para las impresoras que utilizan haces de plasma como fuente de energía, el punto enfocado es ligeramente más grueso y es más adecuado para fundir polvo grueso. Es adecuado utilizar 53 ~ 105 μm. El polvo se utiliza como consumible y el método de suministro de polvo es la alimentación de polvo coaxial.
3. Indicadores de referencia como esfericidad, densidad aparente y fluidez.
La esfericidad es el grado en que las partículas de polvo metálico están cerca de las esferas. Generalmente se determina cualitativamente mediante microscopía electrónica de barrido. (SEM). La imagen de arriba muestra fotografías morfológicas SEM de diferentes polvos metálicos. Se puede ver que la esfericidad de las partículas de polvo en la imagen de la izquierda es mejor que la del polvo en la imagen de la derecha. En términos generales, con una buena esfericidad, la fluidez de las partículas de polvo también es relativamente buena, lo que facilita la distribución y alimentación del polvo durante la impresión 3D en metal.
La fluidez se refiere al tiempo necesario para que una determinada cantidad de partículas de polvo metálico fluya a través de una herramienta de medición con una apertura específica. La unidad utilizada habitualmente es s/50 g, que se puede medir con un caudalímetro Hall. Cuanto menor sea el valor, menor será la fluidez del polvo. La fluidez también se puede caracterizar por el ángulo de reposo. El ángulo de reposo se refiere al ángulo máximo medido en estado estacionario cuando la gravedad y la fuerza de fricción entre partículas alcanzan un equilibrio cuando las partículas se deslizan sobre la pendiente libre de la acumulación de polvo metálico. capa en el campo de gravedad. Este es un método sencillo para probar la fluidez del polvo metálico. Cuanto menor sea el ángulo de reposo, menor será la fricción, mejor será la fluidez y más propicio será para esparcir y alimentar el polvo.
La densidad aparente es la masa del polvo metálico que se obtiene esparciendo directamente el polvo en un volumen determinado, y puede medirse mediante el método del embudo. La densidad aparente solo se utiliza como índice de referencia para indicar la densidad del apilamiento del polvo durante el proceso de suministro. Su impacto en la densidad del producto impreso en metal final es incierto.