من بين تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، تقنية SEBM (ذوبان شعاع الإلكترون الانتقائي) يسمح بسرعات مسح ضوئي عالية ، بدون تلوث ، واستخدام عالي. مساحيق معدنية كروية هي مفتاح تطبيق تكنولوجيا SEBM. فيما يتعلق بإعداد مساحيق المعادن الكروية ، يمكن لتقنية PREP (نظام القطب الكهربائي الدوار للبلازما) تحقيق مسحوق مجوف كروي ومنخفض جيد الذي تتطلبه تقنية SEBM. لذلك ، في هذه المقالة ، سنناقش تطبيق وخصائص المساحيق المعدنية الكروية المصنوعة باستخدام تقنية PREP لـ طباعة ثلاثية الأبعاد.
تعد تقنية SEBM طريقة مهمة في التصنيع الإضافي مع استخدام عالي للطاقة وسرعة مسح ضوئي وبيئة فراغ غير ملوثة وكفاءة تشكيل عالية مقارنة بالتقنيات الأخرى. إنها طريقة فعالة للتشكيل السريع للفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة وسبائك التيتانيوم والسبائك عالية الحرارة. نتيجة لذلك ، تم الترويج لهذه التكنولوجيا بقوة من قبل خبراء في التصنيع الإضافي في السنوات الأخيرة.
المساحيق المعدنية الكروية هي المادة الخام الرئيسية لتطبيق تقنية SEBM
التي تتطلب كروية عالية ، وقابلية تدفق جيدة ، ومحتوى منخفض من الشوائب ، وكثافة عالية ظاهرية وكثافة اهتزازية ، ومسحوق مجوف منخفض ، وتركيز حجم جسيم يبلغ 45-106 ميكرومتر.
طرق تحضير المسحوق المعدني لها انحلال الماء (WA) ، الانحلال الغازي (GA) ، الانحلال بالبلازما (PA) ، عملية القطب الكهربائي للدوران بالبلازما (PREP) ، هيدريد ثنائي هيدريد (HDH) ، وما إلى ذلك. كل طريقة من طرق تحضير المسحوق لها خصائصها ومزاياها. ومع ذلك ، بالمقارنة مع المساحيق التي تنتجها هذه العمليات ، فإن المساحيق التي ينتجها مصنع PREP تلبي بشكل أفضل متطلبات المواد الخام لتقنية SEBM للمساحيق الكروية المعدنية.
مبدأ تشكيل SEBM هو أن نموذج CAD ثلاثي الأبعاد للجزء مقسم إلى شرائح وطبقات ويتم تغذية البيانات المنفصلة الناتجة في نظام التشكيل. يتم إجراء عملية التسخين المسبق في نظام التشكيل ، مما يقلل من تدرج درجة الحرارة بين طبقات المسحوق ، وبالتالي تقليل الضغوط المتبقية في الجزء وتقليل تشوه الجزء المكون. بعد عملية التسخين المسبق ، يمسح شعاع الإلكترون بشكل انتقائي ويذوب المسحوق الذي تم وضعه مسبقًا على الجدول بناءً على بيانات CAD لكل مقطع عرضي لطبقة الجزء.
يظل المسحوق غير المذاب سائبًا ويمكن استخدامه كدعم. بمجرد أن يتم تشكيل الطبقة ، يتم إنزال الطاولة بسمك طبقة واحدة ، ويتم وضع الطبقة التالية وصهرها ، بينما يتم دمج الطبقة الجديدة بالطبقة السابقة. تتكرر العملية حتى يتم الانتهاء من الجزء ، ويتم إزالة الجزء من صندوق التفريغ ويتم تفجير المسحوق السائب باستخدام غاز عالي الضغط من نظام استرداد المسحوق (PRS) للحصول على جزء ثلاثي الأبعاد. خلال عملية التشكيل ، يبقى الجزء المكون في طبقة المسحوق ويخضع للمعالجة الحرارية التي تتبع الشكل ، أي ما يعادل معالجة حرارية تلدين لاحقة ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من الضغوط المتبقية داخل الجزء.
حيث تلعب مساحيق المعادن الكروية دورًا حيويًا في SEBM. عادة ما تكمن مؤشرات تقييم جودة المسحوق في المجالات التالية.
يعد توزيع حجم الجسيمات لمسحوق كروي أحد المؤشرات الرئيسية للعينة النهائية المشكلة.
يشير حجم الجسيمات إلى حجم المسحوق. يشير توزيع حجم الجسيمات إلى النسبة المئوية لحجم الأحجام المختلفة للمسحوق ضمن نطاق معين. تتطلب تقنية SEBM عادةً توزيع حجم الجسيمات المركزة ونطاق حجم الجسيمات من 45-106 ميكرومتر.
التركيب الكيميائي هو ثاني مؤشر مهم لجودة المسحوق. النسبة المئوية للعناصر المختلفة في المسحوق. عادةً ما يكون محتوى الأكسجين ومحتوى النيتروجين وما إلى ذلك عاملاً مهمًا في قياس جودة المسحوق.
تعد Sphericity ثالث أهم مؤشر لجودة المسحوق ، وعادةً ما تحقق آلات PREP كروية تزيد عن 90% ، وهو رقم أعلى بكثير من المساحيق المنتجة باستخدام تقنية VIGA و EIGA و PA و PS.
يتم التعبير عن قابلية تدفق المسحوق من حيث الوقت الذي تستغرقه كمية المسحوق للتدفق عبر قمع قياسي بفتحة محددة. ترتبط قابلية التدفق بالكروية ، فكلما كانت الكروية أفضل ، زادت قابلية التدفق ، وكان من الأسهل التحكم في انتشار المسحوق أثناء عملية الطباعة. نتيجة لذلك ، تتمتع المساحيق الكروية بمزايا أكثر في هذه العملية مقارنة بالأشكال الأخرى.
الكثافة الظاهرية هي حجم المسحوق المقاس بعد ملئه بحرية في حاوية قياسية. تشير كثافة الاهتزازات إلى الكتلة لكل وحدة حجم يتم قياسها بعد اهتزاز المسحوق الموجود في الحاوية في ظل الظروف المحددة. كلما زادت الكثافة الظاهرية وكثافة اهتزاز المسحوق ، كلما قل الفراغات بين المساحيق وزادت كثافة الأجزاء المكونة. التأثير على الكثافة الظاهرية للمسحوق وكثافة الاهتزاز ، هو مسحوق حجم جسيمات المسحوق.
تستخدم طريقة الانحلال الكهربائي للقطب الدوار البلازمي قطبًا كهربائيًا أو شعلة بلازما كمصدر للحرارة وقضيب معدني أو سبيكة كقطب كهربائي ذاتي الاستهلاك. يتم تدوير القضيب بسرعة عالية ويتم التخلص من تيار المعدن المنصهر على وجهه النهائي بقوة الطرد المركزي ويتم تبريده بسرعة في غاز خامل لتشكيل مسحوق معدني. يمكن استخدام هذه الطريقة لإنتاج سبائك التيتانيوم والسبائك عالية الحرارة القائمة على النيكل والسبائك عالية الحرارة القائمة على الكوبالت والفولاذ المقاوم للصدأ ومساحيق المعادن المقاومة للصهر. كروية المسحوق الكروي المحضر باستخدام هذه التقنية تزيد عن 90%.
أعلاه ، وصفنا بعض ميزات وتطبيقات المساحيق الكروية المصنوعة من معدات PREP في تقنية SEBM للطباعة ثلاثية الأبعاد. سنقوم بتحليل تطبيق وخصائص المساحيق الكروية في الطباعة ثلاثية الأبعاد مرة أخرى في مقال لاحق من خلال خصائص وخصائص درجات معينة من المساحيق الكروية.