Entre las tecnologías de impresión 3D, Tecnología SEBM (fusión selectiva por haz de electrones) permite velocidades de escaneo rápidas, sin contaminación y alta utilización. Polvos metálicos esféricos son la clave para la aplicación de la tecnología SEBM. En cuanto a la preparación de polvos metálicos esféricos, la tecnología PREP (Plasma Rotating Electrode System) puede lograr el buen polvo esférico y poco hueco que requiere la tecnología SEBM. Por lo tanto, en este artículo, discutiremos la aplicación y las características de los polvos metálicos esféricos elaborados con tecnología PREP para Impresión 3d.
La tecnología SEBM es un método importante en fabricación aditiva con alta utilización de energía, alta velocidad de escaneo, un entorno de vacío no contaminante y alta eficiencia de moldeo en comparación con otras tecnologías. Es un método eficaz para la formación rápida de aceros inoxidables de alta resistencia, aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura. Como resultado, esta tecnología ha sido fuertemente promovida por expertos en fabricación aditiva en los últimos años.
Los polvos metálicos esféricos son la materia prima clave para la aplicación de la tecnología SEBM
que requiere alta esfericidad, buena fluidez, bajo contenido de impurezas, alta densidad aparente y densidad vibratoria, bajo polvo hueco y una concentración de tamaño de partícula de 45-106 μm.
Los métodos de preparación de polvo metálico tienen atomización de agua (WA), atomización de gas (GA), atomización de plasma (PA), proceso de electrodo rotatorio de plasma (PREP), hidruro-dihidruro (HDH), etc. Cada método de preparación de polvo tiene sus propias características y ventajas. Sin embargo, en comparación con los polvos producidos por estos procesos, los polvos producidos por la planta PREP cumplen mejor con los requisitos de materia prima de la tecnología SEBM para polvos esféricos metálicos.
El principio de formación de SEBM es que el modelo CAD 3D de la pieza se corta y se coloca en capas y los datos discretos resultantes se introducen en el sistema de formación. Se lleva a cabo un proceso de precalentamiento en el sistema de formación, que reduce el gradiente de temperatura entre las capas de polvo, reduciendo así las tensiones residuales en la pieza y reduciendo la deformación de la pieza formada. Después del proceso de precalentamiento, el haz de electrones escanea y derrite selectivamente el polvo pre-estratificado en la mesa basándose en los datos CAD para cada sección transversal de la capa de la pieza.
El polvo sin fundir permanece suelto y se puede utilizar como soporte. Una vez que se ha mecanizado una capa, la mesa se baja un grosor de capa y la siguiente capa se coloca y se funde, mientras que la nueva capa se fusiona con la anterior. El proceso se repite hasta que la pieza está terminada, la pieza se retira de la caja de vacío y el polvo suelto se sopla con un gas a alta presión del sistema de recuperación de polvo (PRS) para obtener una pieza 3D. Durante todo el proceso de formación, la pieza formada permanece en el lecho de polvo y se somete a un tratamiento térmico que sigue la forma, equivalente a un tratamiento térmico de recocido posterior, que puede reducir significativamente las tensiones residuales dentro de la pieza.
Como polvos metálicos esféricos juegan un papel vital en SEBM. Los indicadores para evaluar la calidad del polvo generalmente se encuentran en las siguientes áreas.
La distribución del tamaño de partícula de un polvo esférico es uno de los indicadores clave de la muestra final formada.
El tamaño de partícula se refiere al tamaño del polvo. La distribución del tamaño de partícula se refiere al porcentaje del volumen de diferentes tamaños de polvo dentro de un cierto rango. La tecnología SEBM generalmente requiere una distribución de tamaño de partícula concentrada y un rango de tamaño de partícula de 45-106 μm.
La composición química es el segundo indicador importante de la calidad del polvo. el porcentaje de varios elementos en el polvo. El contenido de oxígeno, el contenido de nitrógeno, etc., suele ser un factor importante para medir la calidad de un polvo.
La esfericidad es el tercer indicador más importante de la calidad del polvo, y las máquinas PREP suelen alcanzar una esfericidad de más de 90%, una cifra mucho más alta que la de los polvos producidos con tecnología VIGA, EIGA, PA y PS.
La fluidez de un polvo se expresa en términos del tiempo que tarda una cantidad de polvo en fluir a través de un embudo estándar de una abertura definida. La fluidez está relacionada con la esfericidad, cuanto mejor es la esfericidad, mayor es la fluidez y más fácil es controlar la propagación del polvo durante el proceso de impresión. Como resultado, los polvos esféricos tienen más ventajas en este proceso en comparación con otras formas.
La densidad aparente es el volumen de polvo medido después de que se ha llenado libremente en un recipiente estándar. La densidad vibratoria se refiere a la masa por unidad de volumen medida después de que el polvo en el contenedor haya sido vibrado en las condiciones especificadas. Cuanto mayor sea la densidad aparente y la densidad de vibración del polvo, menores serán los huecos entre los polvos y mayores serán las densidades de las piezas formadas. Influir en la densidad aparente del polvo y la densidad de vibración, es el tamaño de partícula del polvo.
El método de atomización con electrodo rotatorio de plasma utiliza un electrodo o un soplete de plasma como fuente de calor y una barra de metal o aleación como electrodo autoconsumible. La barra se hace girar a alta velocidad y la corriente de metal fundido en su cara final es expulsada por la fuerza centrífuga y se enfría rápidamente en un gas inerte para formar un polvo metálico. Este método se puede utilizar para producir aleaciones de titanio, aleaciones de alta temperatura a base de níquel, aleaciones de alta temperatura a base de cobalto, acero inoxidable y polvos de metal refractario. La esfericidad del polvo esférico preparado con esta técnica es superior a 90%.
Arriba, hemos descrito algunas de las características y aplicaciones de los polvos esféricos fabricados con equipos PREP en la tecnología SEBM para impresión 3D. Analizaremos la aplicación y características de los polvos esféricos en impresión 3D nuevamente en un artículo posterior a través de las propiedades y características de grados específicos de polvos esféricos.