عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما (PREP)

شارك هذا المنشور

جدول المحتويات

إن عملية الأقطاب الكهربائية الدوارة بالبلازماوهي طريقة رائعة ومتخصصة للغاية لإنتاج مساحيق معدنية عالية الجودة، وغالبًا ما يتم اختصارها باسم PREP. وتنتج هذه العملية، التي تتضمن قطبًا كهربائيًا دوارًا وقوس بلازما، مساحيق ضرورية لمختلف التطبيقات عالية الأداء، بما في ذلك التصنيع الإضافي والفضاء والزراعات الطبية الحيوية. دعونا نغوص في تفاصيل هذه العملية، ونستكشف الفروق الدقيقة والتطبيقات والأنواع المختلفة من المساحيق المعدنية التي يمكن أن تنتجها.

نظرة عامة على عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما

عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما (PREP) هي تقنية متطورة تُستخدم لإنتاج مساحيق معدنية كروية ذات نقاء عالٍ وتوزيع حجم موحد. تتضمن هذه العملية صهر قطب كهربائي دوّار باستخدام قوس بلازما، والذي يشكل بعد ذلك قطرات تتصلب إلى مساحيق دقيقة. وفيما يلي لمحة سريعة عما تستلزمه عملية PREP:

  • التقنية: ذوبان القطب الدوار بواسطة قوس البلازما
  • النتيجة: مساحيق معدنية كروية كروية عالية الجودة
  • التطبيقات: التصنيع المضاف، والفضاء، والزراعات الطبية الحيوية، وغير ذلك الكثير
  • مزايا: نقاوة عالية، وحجم موحد، وخصائص مسحوق ممتازة
عملية الأقطاب الكهربائية الدوارة بالبلازما
عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما (PREP) 9

أنواع المساحيق المعدنية التي ينتجها PREP

1. سبائك التيتانيوم (Ti-6Al-4V)

الوصف: سبيكة Ti-6Al-4V هي سبيكة تيتانيوم معروفة بنسبة قوتها إلى وزنها الممتازة ومقاومتها للتآكل. ويُستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران والأجهزة الطبية والتطبيقات الهندسية عالية الأداء.

2. الفولاذ المقاوم للصدأ (316L)

الوصف: الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هو فولاذ أوستنيتي مقاوم للصدأ ذو مقاومة عالية للتآكل وخصائص ميكانيكية ممتازة. ويشيع استخدامه في البيئات البحرية والأجهزة الطبية ومعدات تجهيز الأغذية.

3. Inconel 718

الوصف: إنكونيل 718 هو سبيكة من النيكل والكروم معروفة بقوتها العالية ومقاومتها للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة. ويستخدم على نطاق واسع في توربينات الغاز والفضاء والمعالجة الكيميائية.

4. سبائك الألومنيوم (AlSi10Mg)

الوصف: AlSi10Mg عبارة عن سبيكة ألومنيوم-سيليكون-مغنيسيوم ذات خصائص صب جيدة وموصلية حرارية عالية. وغالباً ما تستخدم في تطبيقات السيارات والفضاء.

5. سبيكة الكوبالت والكروم (CoCrMo)

الوصف: سبيكة CoCrMo هي سبيكة من الكوبالت والكروم والموليبدينوم معروفة بمقاومتها للتآكل وتوافقها الحيوي. وتستخدم بشكل أساسي في الغرسات الطبية والأطراف الصناعية للأسنان.

6. سبائك النحاس (CuCrZr)

الوصف: CuCrCrZr عبارة عن سبيكة نحاس مع الكروم والزركونيوم، مما يوفر قوة عالية وموصلية حرارية وكهربائية ممتازة. تُستخدم في تطبيقات الإدارة الكهربائية والحرارية.

7. فولاذ الأدوات (H13)

الوصف: H13 عبارة عن فولاذ من الكروم والموليبدينوم المشغول على الساخن ذو صلابة عالية ومقاومة للإجهاد الحراري. يستخدم في أدوات الصب بالقالب وأدوات البثق.

8. فولاذ مصهور (18Ni300)

الوصف: فولاذ 18Ni300 هو فولاذ صُلب معروف بقوته وصلابته الفائقة. ويُستخدم في المكونات الفضائية والأدوات والأجزاء الهندسية عالية الأداء.

9. التنتالوم

الوصف: التنتالوم معدن نادر ذو مقاومة عالية للتآكل وتوافق حيوي ممتاز. ويستخدم في الغرسات الطبية والإلكترونيات ومعدات المعالجة الكيميائية.

10. سبائك النيكل (Hastelloy X)

الوصف: إن Hastelloy X عبارة عن سبيكة فائقة أساسها النيكل وتتميز بقوة أكسدة متميزة وقوة عالية في درجات الحرارة العالية. وتُستخدم في محركات التوربينات الغازية والمعالجة الكيميائية والتسخين الصناعي.

تكوين المساحيق المعدنية في PREP

يعد تركيب مساحيق المعادن المنتجة عن طريق PREP أمرًا حاسمًا بالنسبة لأدائها في تطبيقات محددة. وفيما يلي تفصيل للعناصر الأساسية الموجودة في كل نوع من أنواع المساحيق المعدنية:

المسحوق المعدنيالتركيب
Ti-6Al-4VTi (90%)، Al (6%)، V (4%)
316 لترالحديد (65%)، والكروم (17%)، والنيكل (12%)، والمونيوم (2.5%)، والمنغنيز (2%)
انكونيل 718النيكل (50-55%)، والكروم (17-21%)، والحديد (التوازن)، والرصاص (4.75-5.5%)، والمونيوم (2.8-3.3%)
AlSi10 ملغAl (90-92%)، Si (9-10%)، Mg (0.3-0.5%)
CoCrMoCo (60-65%)، Cr (27-30%)، Mo (5-7%)
CuCrZrالنحاس (97-99%)، الكروم (0.5-1.2%)، الزر (0.03-0.3%)
H13الحديد (الرصيد)، الكروم (5%)، المنيوم (1.3%)، السيليكون (1%)
18ni300الحديد (الرصيد)، ني (18-19%)، Co (8-9%)، Mo (4.5-5%)
التنتالومتا (99.95% دقيقة)
هاستيلوي إكسالنيكل (47-50%)، والكروم (20-23%)، والحديد (18-20%)، والميثان (8-10%)

خصائص المساحيق المعدنية PREP

خواص مساحيق المعادن التي تنتجها عملية الأقطاب الكهربائية الدوارة بالبلازما تجعلها مطلوبة بشدة في مختلف الصناعات. دعونا نتفحص هذه الخصائص:

الخصائصالوصف
حجم الجسيماتجسيمات دقيقة كروية الشكل ذات توزيع ضيق الحجم
النقاءنقاوة عالية مع الحد الأدنى من التلوث
علم الصرفشكل كروي موحد للتدفق والتعبئة المتناسقة
الكثافةكثافة تعبئة عالية مناسبة لدمج طبقة المسحوق وتقنيات التصنيع المضافة الأخرى
الأكسدةانخفاض مستويات الأكسدة بسبب بيئة الغاز الخامل أثناء الإنتاج
قابلية التدفقخصائص تدفق ممتازة لطبقات موحدة في الطباعة ثلاثية الأبعاد

تطبيقات مساحيق المعادن PREP

تُستخدم مساحيق المعادن المنتجة عن طريق PREP في مجموعة واسعة من التطبيقات نظرًا لجودتها وخصائصها الفائقة. وفيما يلي نظرة على بعض التطبيقات الرئيسية:

طلبالمسحوق المعدنيالوصف
التصنيع الإضافيTi-6Al-4V، 316L، Inconel 718، Ti-6Al-4V، 316L، Inconel 718تُستخدم في الطباعة ثلاثية الأبعاد للأجزاء المعقدة عالية الأداء
مكونات الفضاء الجويTi-6Al-4V، Ti-6Al-4V، Inconel 718، H13أجزاء عالية القوة وخفيفة الوزن للطائرات والمركبات الفضائية
الغرسات الطبيةCoCrMo، Ti-6Al-4V، التنتالومالمواد المتوافقة حيوياً للغرسات والأطراف الصناعية
قطع غيار السياراتAlSi10Mg، 316L، 316Lمكونات خفيفة الوزن وعالية القوة للمركبات
الموصلات الكهربائيةCuCrZrمواد عالية التوصيل للتطبيقات الكهربائية والحرارية
الأدوات والقوالبH13، 18Ni300مواد متينة لتصنيع الأدوات والقوالب
المعالجة الكيميائيةهاستيلوي X، إنكونيل 718، إنكونيل 718مواد مقاومة للتآكل في البيئات الكيميائية القاسية

المواصفات والمعايير الخاصة بمساحيق المعادن PREP

يجب أن تفي مساحيق المعادن المنتجة عن طريق PREP بمعايير ومواصفات محددة لضمان جودتها وملاءمتها لمختلف التطبيقات. فيما يلي بعض المواصفات النموذجية:

المسحوق المعدنينطاق حجم الجسيماتالنقاءالمعايير
Ti-6Al-4V15-45 ميكرومتر99.5% دقيقة 99.5%أستم F2924، أم أس 4998
316 لتر10-50 ميكرومتر99.9% دقيقة 99.9%A276 astm A276، AMS 5648
انكونيل 71820-60 ميكرومتر99.0% دقيقة 99.0%AMS 5662، ASTM B637، AMS 5662، ASTM B637
AlSi10 ملغ20-60 ميكرومتر99.8% دقيقة 99.8%إن 1706، أستم ب 247
CoCrMo15-45 ميكرومتر99.0% دقيقة 99.0%astm f75، ISO 5832-4
CuCrZr10-50 ميكرومتر99.9% دقيقة 99.9%أستم B224، أم أس 4534
H1320-60 ميكرومتر99.5% دقيقة 99.5%ASTM A681، AMS 6408
18ni30015-45 ميكرومتر99.0% دقيقة 99.0%ASTM A579، AMS 6514
التنتالوم10-40 ميكرومتر99.951.95% دقيقةأستم ب 521، أم أس 7847
هاستيلوي إكس20-60 ميكرومتر99.0% دقيقة 99.0%AMS 5754، ASTM B435، AMS 5754، ASTM B435

الموردون وأسعار مساحيق المعادن PREP

يشمل سوق مساحيق المعادن PREP مجموعة من الموردين، يقدم كل منهم درجات وأحجامًا مختلفة بأسعار مختلفة. فيما يلي

نظرة عامة:

الموردالمسحوق المعدنينطاق السعر (لكل كيلوغرام)
مضافات AP&C (GE المضافة)Ti-6Al-4V، 316L، Inconel 718، Ti-6Al-4V، 316L، Inconel 718$300 – $700
هوغاناس إيه بيAlSi10Mg، CoCrMo، H13، H13$200 – $600
ساندفيك أوسبريCuCrCrZr، 18Ni300، Hastelloy X$250 – $800
براكسير للتقنيات السطحيةTi-6Al-4V، Ti-6Al-4V، Inconel 718، Tantalum$400 – $900
تكنولوجيا النجار316L، H13، H13، 18Ni300$250 – $700

مقارنة إيجابيات وسلبيات مساحيق المعادن PREP

كل مادة وعملية لها مزاياها وقيودها. دعونا نقارن بين مزايا وعيوب مساحيق المعادن التي تنتجها PREP:

أسبكتمزايامحددات
مورفولوجيا الجسيماتتعزز الجسيمات الكروية التدفق وكثافة التعبئةعملية معقدة ومكلفة
النقاءنقاوة عالية مع الحد الأدنى من التلوثيتطلب مواد خام عالية الجودة
توزيع الحجميضمن التوزيع الضيق للحجم ضمان الاتساقتقتصر على نطاقات حجم جسيمات محددة
الخواص الميكانيكيةخصائص ميكانيكية فائقة مناسبة للتطبيقات عالية الأداءقد لا تزال بعض المواد تتطلب معالجات ما بعد المعالجة
تكلفة الإنتاجفعالة من حيث التكلفة للتطبيقات عالية الأداءارتفاع تكاليف الإعداد الأولي والتكاليف التشغيلية
نطاق التطبيقمتعدد الاستخدامات في مختلف الصناعاتليست كل المعادن والسبائك مناسبة ل PREP
عملية الأقطاب الكهربائية الدوارة بالبلازما
عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما (PREP) 16

أسئلة وأجوبة

1. ما هو عملية الأقطاب الكهربائية الدوارة بالبلازما (PREP)؟

الإجابة: عملية القطب الكهربائي الدوّار بالبلازما (PREP) هي طريقة تستخدم لإنتاج مساحيق معدنية كروية عالية الجودة عن طريق صهر قطب كهربائي دوّار بقوس بلازما.

2. ما هي التطبيقات الرئيسية لمساحيق المعادن PREP؟

الإجابة: تُستخدم مساحيق المعادن PREP في التصنيع المضاف، والفضاء، والزراعات الطبية، وقطع غيار السيارات، والموصلات الكهربائية، والأدوات والقوالب، والمعالجة الكيميائية.

3. ما هي مزايا استخدام PREP لإنتاج مساحيق المعادن؟

الإجابة: يوفر PREP مزايا مثل النقاء العالي، وحجم الجسيمات الموحد، وخصائص التدفق الممتازة، والخصائص الميكانيكية الفائقة للمساحيق الناتجة.

4. ما هي أنواع الفلزات التي يمكن معالجتها باستخدام PREP؟

الإجابة: يمكن معالجة العديد من المعادن والسبائك باستخدام PREP، بما في ذلك سبائك التيتانيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك النيكل، وسبائك الألومنيوم، وسبائك الكوبالت والكروم، وسبائك النحاس، وفولاذ الأدوات، والفولاذ المُرَكَّب والتنتالوم، وغيرها.

5. كيف تقارن تكلفة مساحيق المعادن PREP بطرق إنتاج المساحيق الأخرى؟

الإجابة: على الرغم من ارتفاع تكاليف الإعداد الأولي والتكاليف التشغيلية لـ PREP، إلا أنها فعالة من حيث التكلفة لإنتاج مساحيق عالية الأداء بسبب الجودة والخصائص الفائقة للمنتجات الناتجة.

6. هل هناك أي قيود على عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما؟

الإجابة: نعم، تشمل القيود تعقيد العملية وتكلفتها، والحاجة إلى مواد خام عالية الجودة، والاقتصار على نطاقات حجم جسيمات محددة.

7. كيف تستفيد مساحيق المعادن PREP من التصنيع الإضافي؟

الإجابة: تفيد مساحيق المعادن PREP التصنيع الإضافي من خلال توفير جسيمات كروية دقيقة ذات نقاء عالٍ وقابلية تدفق ممتازة، مما يؤدي إلى ترسيب أفضل للطبقات وخصائص ميكانيكية فائقة في الأجزاء المطبوعة النهائية.

8. هل يمكن إنتاج جميع المعادن والسبائك باستخدام PREP؟

الإجابة: ليست جميع المعادن والسبائك مناسبة لعملية PREP. وتكون العملية أكثر فعالية للمواد التي يمكن أن تشكل مساحيق كروية دقيقة عند صهرها وتصلبها.

9. ما هي بعض المعايير والمواصفات الشائعة لمساحيق المعادن PREP؟

الإجابة: تشمل المعايير والمواصفات الشائعة لمساحيق المعادن PREP معايير ASTM وAMS وISO، والتي تضمن جودة المساحيق واتساقها لمختلف التطبيقات.

10. أين يمكنني شراء مساحيق المعادن PREP؟

الإجابة: يمكن شراء مساحيق المعادن PREP من موردين مثل AP&C (GE Additive) وHöganäs AB وSandvik Osprey وPraxair Surface Technologies وCarpenter Technology وغيرها.

وختامًا، تُعد عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما تقنية حيوية في إنتاج مساحيق معدنية عالية الجودة. وتعد هذه المساحيق ضرورية لمختلف التطبيقات عالية الأداء، بدءًا من الفضاء إلى الغرسات الطبية الحيوية. من خلال فهم تعقيدات هذه العملية وتطبيقاتها والمساحيق المعدنية المحددة التي تنتجها، يمكننا تقدير تأثيرها الكبير على التصنيع والهندسة الحديثة. سواءً كنت مُصنِّعًا أو مهندسًا أو ببساطة لديك فضول حول المواد المتقدمة، فإن عملية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما تقدم لمحة رائعة عن مستقبل علوم المواد والتكنولوجيا.

معرفة المزيد من عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد

اشترك في نشرتنا الإخبارية

احصل على التحديثات وتعلم من الأفضل

المزيد للاستكشاف

انتقل إلى أعلى