Entre as tecnologias de impressão 3D, Tecnologia SEBM (fusão seletiva de feixe de elétrons) permite velocidades de digitalização rápidas, sem poluição e alta utilização. Pós de metal esféricos são a chave para a aplicação da tecnologia SEBM. No que diz respeito à preparação de pós de metal esféricos, a tecnologia PREP (Plasma Rotating Electrode System) pode atingir o bom pó esférico e baixo oco exigido pela tecnologia SEBM. Portanto, neste artigo, discutiremos a aplicação e as características dos pós metálicos esféricos feitos usando a tecnologia PREP para impressao 3D.
A tecnologia SEBM é um método importante em manufatura aditiva com alta utilização de energia, velocidade de digitalização rápida, ambiente de vácuo não poluente e alta eficiência de moldagem em comparação com outras tecnologias. É um método eficaz para a conformação rápida de aços inoxidáveis de alta resistência, ligas de titânio e ligas de alta temperatura. Como resultado, essa tecnologia foi fortemente promovida por especialistas em manufatura aditiva nos últimos anos.
Pós esféricos de metal são a principal matéria-prima para a aplicação da tecnologia SEBM
que requer alta esfericidade, boa fluidez, baixo teor de impurezas, alta densidade aparente e densidade vibracional, pó oco baixo e uma concentração de tamanho de partícula de 45-106μm.
Os métodos de preparação de pó metálico incluem atomização de água (WA), atomização de gás (GA), atomização de plasma (PA), processo de eletrodo giratório de plasma (PREP), hidreto-diidrido (HDH), e assim por diante. Cada método de preparação do pó tem suas próprias características e vantagens. No entanto, em comparação com os pós produzidos por esses processos, os pós produzidos pela planta PREP atendem melhor aos requisitos de matéria-prima da tecnologia SEBM para pós esféricos de metal.
O princípio de formação do SEBM é que o modelo CAD 3D da peça é fatiado e dividido em camadas e os dados discretos resultantes são alimentados no sistema de formação. Um processo de pré-aquecimento é realizado no sistema de conformação, o que reduz o gradiente de temperatura entre as camadas de pó, reduzindo assim as tensões residuais na peça e reduzindo a deformação da peça conformada. Após o processo de pré-aquecimento, o feixe de elétrons varre e derrete seletivamente o pó pré-estratificado na mesa com base nos dados CAD para cada seção transversal da camada da peça.
O pó não derretido permanece solto e pode ser usado como suporte. Uma vez que uma camada foi usinada, a mesa é abaixada em uma espessura de camada e a próxima camada é colocada e derretida, enquanto a nova camada é fundida à anterior. O processo é repetido até que a peça seja concluída, a peça é removida da caixa de vácuo e o pó solto é soprado usando um gás de alta pressão do sistema de recuperação de pó (PRS) para obter uma peça 3D. Ao longo do processo de formação, a peça formada permanece no leito de pó e é submetida a um tratamento térmico de seguimento de forma, equivalente a um tratamento térmico de recozimento subsequente, que pode reduzir significativamente as tensões residuais dentro da peça.
Como os pós esféricos de metal desempenham um papel vital no SEBM. Os indicadores para avaliar a qualidade do pó geralmente encontram-se nas seguintes áreas.
A distribuição do tamanho de partícula de um pó esférico é um dos principais indicadores da amostra final formada.
O tamanho da partícula refere-se ao tamanho do pó. A distribuição do tamanho de partícula refere-se à porcentagem do volume de diferentes tamanhos de pó dentro de uma certa faixa. A tecnologia SEBM geralmente requer uma distribuição de tamanho de partícula concentrada e uma faixa de tamanho de partícula de 45-106 μm.
A composição química é o segundo indicador importante da qualidade do pó. a porcentagem de vários elementos no pó. O teor de oxigênio, teor de nitrogênio, etc. geralmente é um fator importante na medição da qualidade de um pó.
A esfericidade é o terceiro indicador mais importante da qualidade do pó, e as máquinas PREP normalmente alcançam a esfericidade de mais de 90%, um valor muito maior do que os pós produzidos com a tecnologia VIGA, EIGA, PA e PS.
A fluidez de um pó é expressa em termos do tempo que leva para uma quantidade de pó fluir através de um funil padrão com uma abertura definida. A fluidez está relacionada à esfericidade, quanto melhor a esfericidade, maior a fluidez e mais fácil é controlar o espalhamento do pó durante o processo de impressão. Como resultado, os pós esféricos têm mais vantagens neste processo em comparação com outras formas.
A densidade aparente é o volume de pó medido depois de ser colocado livremente em um recipiente padrão. A densidade vibracional se refere à massa por unidade de volume medida depois que o pó no recipiente foi vibrado nas condições especificadas. Quanto maior for a densidade aparente e a densidade vibratória do pó, menores serão os vazios entre os pós e maiores serão as densidades das partes formadas. Influenciar a densidade aparente do pó e a densidade de vibração, é o tamanho de partícula do pó.
O método de atomização de eletrodo rotativo de plasma usa um eletrodo ou tocha de plasma como fonte de calor e uma barra de metal ou liga como o eletrodo de autoconsumo. A barra é girada em alta velocidade e a corrente de metal derretido em sua face final é expelida pela força centrífuga e resfriada rapidamente em um gás inerte para formar um pó metálico. Este método pode ser usado para produzir ligas de titânio, ligas de alta temperatura à base de níquel, ligas de alta temperatura à base de cobalto, aço inoxidável e pós de metal refratário. A esfericidade do pó esférico preparado usando esta técnica é superior a 90%.
Acima, descrevemos algumas das características e aplicações dos pós esféricos feitos com equipamento PREP na tecnologia SEBM para impressão 3D. Analisaremos a aplicação e as características dos pós esféricos na impressão 3D novamente em um artigo subsequente por meio das propriedades e características de graus específicos de pós esféricos.