Bất cứ ai đã dành nhiều năm đứng cạnh giường bột sẽ nói với bạn điều tương tự: chiếc máy thu hút sự chú ý, nhưng bột mới quyết định kết quả. Bột sản xuất bồi đắp không phải là chất độn hàng hóa - chúng là nguyên liệu được thiết kế và thành phần hóa học, sự phân bố kích thước hạt, hình dạng và độ sạch của chúng sẽ di chuyển theo từng bộ phận mà bạn chế tạo. Hãy thực hiện đúng và quá trình sẽ trở nên có thể dự đoán được. Hãy hiểu sai và bạn mất hàng tuần để theo đuổi độ xốp mà bạn không thể giải thích được.
Chúng tôi đã dành một thời gian dài để sản xuất bột hợp kim và đưa chúng vào hoạt động trong lĩnh vực sản xuất lớp phủ, phun và mài mòn, vì vậy hướng dẫn này được viết từ xưởng sản xuất chứ không phải từ tài liệu quảng cáo. Nó bao gồm các loại bột này là gì, các nhóm chính khác nhau như thế nào, thông số kỹ thuật nào thực sự quan trọng và cách kết hợp loại bột với quy trình bạn chạy.
Bột sản xuất phụ gia thực sự là gì
Trong sản xuất bồi đắp dựa trên bột, bột kim loại được hợp nhất từng lớp thành một phần rắn. Quá trình liên kết xảy ra theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào loại máy: chùm tia laze hoặc tia điện tử làm tan chảy từng lớp trong phản ứng tổng hợp lớp bột, đầu in lắng đọng chất kết dính trong quá trình phun chất kết dính trước khi thiêu kết và nguồn năng lượng tập trung làm tan chảy bột khi nó được đưa qua vòi phun trong quá trình lắng đọng năng lượng định hướng.
Điều này có giá trị tách biệt khỏi luyện kim bột thông thường. PM ép và thiêu kết chịu được các hạt góc cạnh, không đều vì bột được nén dưới áp suất cao trước khi nung. Các quá trình phụ gia thường không thể làm được điều đó. Bột phải chảy, dàn thành một lớp mỏng, đều và hấp thụ năng lượng một cách nhất quán từ lớp này sang lớp khác. Đó là lý do tại sao nguyên liệu AM hầu như luôn ở dạng khí hoặc plasma được nguyên tử hóa, hình cầu và được phân loại chặt chẽ - quy trình vật lý yêu cầu nó chứ không phải tiếp thị.
Ngoài ra còn có một sự chồng chéo thực tế đáng để biết. Bột được phát triển để phủ laze và phun nhiệt là họ hàng gần của bột máy in: cùng một lộ trình nguyên tử hóa, cùng một phương pháp luyện kim, thường có kích thước cắt khác nhau. Một nhà cung cấp hiểu cả hai bên thường có thể giúp bạn tránh được rất nhiều thử nghiệm và sai sót.
Các dòng bột chính và ưu điểm của mỗi dòng
Hầu hết các loại bột AM công nghiệp đều thuộc một số nhóm. Bảng dưới đây là một bản đồ thô, không phải một cuốn sách quy tắc - trong mỗi gia đình có hàng tá lớp, và lớp quan trọng hơn nhiều so với tên họ.
| Họ bột | Điểm mạnh điển hình | Nơi nó thường được sử dụng |
|---|---|---|
| Dựa trên sắt | Tiết kiệm chi phí, độ cứng tốt, dễ xử lý sau | Các bộ phận máy nói chung, dụng cụ, lớp bọc các cấu kiện thép |
| Dựa trên niken | Chống ăn mòn, độ dẻo dai, hoạt động tốt ở nhiệt độ cao | Thiết bị hóa học và xử lý, các bộ phận liền kề hàng không vũ trụ, lớp bọc |
| Dựa trên niken superalloy | Độ bền được giữ ở nhiệt độ cao, chống oxy hóa | Linh kiện phần nóng, phần cứng lò, thiết bị năng lượng |
| Dựa trên coban | Chống mài mòn, độ cứng nóng, chống mài mòn | Ghế van, ốc vít, bộ phận bơm, mặt cứng và tấm ốp |
| Dựa trên đồng | Độ dẫn nhiệt và điện | Tản nhiệt, linh kiện cảm ứng, vật liệu dẫn điện |
| cacbua tổng hợp | Độ cứng rất cao, tuổi thọ mài mòn tuyệt vời | Dụng cụ cắt và khai thác, tấm mài mòn, lớp phủ |
| Gốm và oxit | Rào cản nhiệt, cách nhiệt, độ trơ hóa học | Lớp phủ phun plasma, bề mặt nhiệt độ cao |
Hợp kim gốc coban xứng đáng được đề cập đặc biệt vì chúng là đặc tính bảo vệ chống mài mòn. Khi một bộ phận bị cọ xát, trượt hoặc tiếp xúc với chất mài mòn nóng, loại coban thường hoạt động tốt hơn các lựa chọn thay thế cứng hơn nhưng giòn hơn. Chúng tôi lưu giữ nhiều loại bột này một cách chính xác vì cùng một loại vật liệu dùng cho cả máy in và mỏ hàn.
Bột hợp kim gốc coban dùng cho dịch vụ mài mòn và nhiệt độ cao Duyệt qua các loại SD-Co trải dài từ 28–53 HRC để tìm van, khuôn dập, rôto và lớp phủ chống mài mòn; so sánh hóa học và cắt hạt trước khi đánh giá hành vi vật lý. Xem sản phẩm → Kích thước hạt, hình dạng và thông số kỹ thuật quan trọng
Hai loại bột có thể mang chứng chỉ hóa học giống hệt nhau và hoạt động hoàn toàn khác nhau trong máy. Sự khác biệt thường nằm ở đặc điểm vật lý và đây là những đặc điểm chúng tôi thảo luận đầu tiên với bất kỳ khách hàng mới nào.
Đọc thông số kỹ thuật của bột
- Phân bố kích thước hạt: vết cắt phải phù hợp với độ dày lớp và máy. Đường cắt 15–45 µm phù hợp với hệ thống giường bột mịn; 45–105 µm là điển hình hơn cho sự lắng đọng năng lượng định hướng và hoạt động của chùm tia điện tử.
- Độ cầu và kết cấu bề mặt: các hạt tròn, mịn trải đều và chảy tốt. Các vệ tinh và các mảnh vỡ không đều gây ra các vệt và sự tan chảy không nhất quán.
- Tốc độ dòng chảy và mật độ biểu kiến: những thông số này cho bạn biết bột sẽ hoạt động như thế nào trong phễu và thiết bị thu hồi, không chỉ trong biểu dữ liệu.
- Hàm lượng oxy và nitơ: nguyên nhân tiềm ẩn phổ biến nhất gây ra độ dẻo kém và các khuyết tật của mối hàn.
- Độ xốp bên trong các hạt: các khoảng trống bên trong có thể tồn tại sau khi tan chảy và sau này xuất hiện dưới dạng độ xốp của khí trong bộ phận.
- Độ ẩm và ô nhiễm: đặc biệt quan trọng với các loại hút ẩm và sau khi bảo quản lâu dài.
Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về cách đường cong phân phối ảnh hưởng đến hành vi xây dựng thực tế, lưu ý của chúng tôi về phân bố kích thước hạt đi qua những hậu quả thực tế.
Bột được làm như thế nào
Hầu hết mọi loại bột kim loại loại AM đều bắt đầu bằng sự tan chảy. Quá trình nguyên tử hóa khí bị phá vỡ, tan chảy thành các giọt khí trơ áp suất cao và đông cứng chúng thành các hạt gần hình cầu — con đường phổ biến nhất đối với các loại niken, coban và sắt. Nguyên tử hóa nước rẻ hơn và nhanh hơn nhưng tạo ra hình dạng không đều, vì vậy nó được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng ép và thiêu kết và một số ứng dụng ốp. Nguyên tử hóa plasma và nguyên tử hóa ly tâm tạo ra bột có độ cầu cao, vệ tinh thấp, đó là lý do tại sao chúng thống trị các thị trường titan và siêu hợp kim đòi hỏi khắt khe hơn.
Bước nguyên tử hóa chỉ là một nửa câu chuyện. Sàng lọc, phân loại, trộn và đóng gói xác định xem thông số kỹ thuật bạn nhận được có khớp với thông số kỹ thuật bạn đặt hàng hay không. Trong nhà máy của chúng tôi, bột được sản xuất từ quá trình nấu chảy thô cho đến thành phẩm đã sàng, đây là cách duy nhất để kiểm soát sự thu nhận oxy và sự biến đổi giữa các lô.
Bột phù hợp với quy trình của bạn
Không có loại bột nào "tốt nhất" trên toàn cầu - chỉ có loại bột phù hợp nhất cho một quy trình, hình dạng và mục tiêu chi phí. Sự kết hợp của giường bột muốn các vết cắt mịn, chảy tự do và lượng oxy thấp. Sự lắng đọng năng lượng định hướng có khả năng chịu đựng kích thước tốt hơn nhiều nhưng lại nhạy cảm với tính nhất quán của thức ăn. Lớp phủ laze nằm ở đâu đó ở giữa và thường hoạt động tốt nhất với đường cắt thô hơn, được kiểm soát chặt chẽ để bể tan chảy ổn định ở tốc độ.
Nó cũng giúp suy nghĩ về những gì xảy ra sau khi xây dựng. Loại được gia công đẹp mắt có thể là lựa chọn kém cho bộ phận cần được đánh bóng và loại có khả năng chống mài mòn tuyệt vời có thể khó hoàn thiện. Việc quyết định lộ trình xử lý hậu kỳ sớm thường thu hẹp phạm vi lựa chọn bột xuống còn hai hoặc ba ứng viên.
Bột hợp kim ốp laze trong niken, coban và sắt Xem xét các loại bột gốc niken, coban và sắt cộng với vật liệu tổng hợp cacbua, với mức cắt và phạm vi độ cứng 53–150 µm, để đưa vào danh sách rút gọn các cấp trước khi lập kế hoạch xử lý sau. Xem sản phẩm → Tái sử dụng, xử lý và kiểm soát chất lượng
Bột đắt tiền nên hầu như ai cũng tái sử dụng. Điều đó ổn thôi, trong giới hạn. Mỗi chu kỳ làm cho vật liệu tiếp xúc với nhiệt, độ ẩm và quá trình xử lý, đồng thời phần hạt mịn tăng lên trong khi oxy tăng lên. Một cách tiếp cận khả thi trông như thế này:
- Theo dõi số chu kỳ tái sử dụng trên mỗi lô và ghi lại nó cùng với bản dựng.
- Sàng lọc lại sau mỗi lần xây dựng và kiểm tra sự phân bổ so với bản cắt ban đầu.
- Đo hàm lượng oxy định kỳ thay vì cho rằng nó ổn định.
- Bảo quản kín, khô ráo và dán nhãn rõ ràng - việc lây nhiễm chéo giữa các loại hợp kim dễ gây ra hơn nhiều so với việc phát hiện.
- Nghỉ hưu hàng loạt dựa trên bằng chứng, không phải theo thói quen.
Đối với các bộ phận quan trọng, quy trình kiểm tra đầu vào đơn giản — hóa học, phân phối, dòng chảy và kiểm tra trực quan dưới độ phóng đại — sẽ phát hiện được hầu hết các vấn đề trước khi chúng đến máy.
Khi bột rời khỏi máy in
Không phải mọi vấn đề hao mòn đều biện minh cho một bộ phận mới. Một con lăn lớn, trục vít hoặc một pít tông bơm thường được phục hồi tiết kiệm hơn nhiều so với thay thế và đây là lúc các loại bột nguyên tử giống nhau có được vai trò khác. Thông qua tấm ốp laze , một lớp liên kết luyện kim được lắng đọng trên một bề mặt bị mòn với độ pha loãng tối thiểu và rất ít biến dạng, và bộ phận sẽ trở lại sử dụng với bề mặt cứng hơn ban đầu.
Đối với nhiệm vụ mài mòn và ăn mòn, bột phun nhiệt chứa cacbua thường là giải pháp tốt hơn, mang lại một lớp cứng, liên kết tốt ở nhiệt lượng đầu vào tương đối thấp.
Bột phun nhiệt cacbua vonfram để mài mòn So sánh các loại cacbua liên kết coban, niken và NiCr cho HVOF, plasma và lớp phủ, với các tùy chọn về độ cứng, hóa học và kích thước hạt được báo cáo. Xem sản phẩm → Những câu hỏi đáng hỏi trước khi bạn đặt hàng
- Lô này được phân loại theo kích thước cắt nào và đường cong phân phối thực tế trông như thế nào?
- Mức oxy và nitơ đo được là gì, không phải là giá trị điển hình?
- Con đường nguyên tử hóa nào đã được sử dụng và vệ tinh và hạt mịn được loại bỏ như thế nào?
- Nhà cung cấp có thể hỗ trợ cả quy trình bột và quy trình tiếp theo, chẳng hạn như phủ hoặc phun không?
- Khả năng truy xuất nguồn gốc hàng loạt của họ thực sự ghi lại những gì?
Nhà cung cấp trả lời những câu hỏi này một cách không do dự thường là nhà cung cấp hiểu rõ nguyên liệu hơn là chỉ lưu trữ nó.
Bột sản xuất bồi đắp thưởng cho một chút kiên nhẫn ở giai đoạn lựa chọn. Hiểu gia đình, nhấn mạnh vào các đặc điểm kỹ thuật vật lý, phù hợp với quy trình và giữ kỷ luật xử lý chặt chẽ. Làm như vậy và máy, các thông số cũng như chất lượng bộ phận đều trở nên dễ kiểm soát hơn nhiều — và bột không còn là biến số mà bạn không thể giải thích.
