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.
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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.
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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.
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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.