3D打印金屬原料粉體的要求

2018-04-14 by:CAE仿真在線來源:互聯網

與傳統的減材制造方式相比,3D打印幾乎不會造成金屬材料浪費,而且這種“增材制造”直接成形的特點使得產品在生產過程中的設備問題大大減少。

金屬粉體材料是金屬3D打印的原材料,其粉體的基本性能對最終的成型產品品質有著很大的關系。金屬3D打印對于粉體的要求主要在化學成分、顆粒形狀、粒度及粒度分布、流動性、循環使用性等這幾個方面。

原料的主要化學成分包括金屬元素和雜質,主要金屬元素常用的有Fe、Ti、Ni、Al、Cu、Co、Cr以及貴金屬Ag、Au等。雜質有還原鐵中的Si、Mn、C、S、P、O等,以及從原料和粉末生產中混入的其他雜質等,粉體表面吸附的水及其他氣體等。

在成型過程中,雜質可能會與基體發生反應,改變基體性質,給產品品質帶來負面的影響。摻雜物的存在也會使粉體熔化不均,易造成產品的內部缺陷。粉體含氧量較高時,金屬粉體不僅易氧化,形成氧化膜,還會導致球化現象,影響產品的致密度及品質。

因此,需要嚴格控制原料粉體的雜質及摻雜以保證產品的品質,所以,3D打印用金屬顆粒形狀、粉體粒度及粒度分布都有要求。

1、形狀要求

常見的顆粒的形狀有球形、近球形、片狀、針狀及其他不規則形狀等。不規則的顆粒具有更大的表面積,有利于增加燒結驅動,但球形度高的粉體顆粒流動性好,送粉鋪粉均勻,有利于提升產品的致密度及均勻度,因此,3D打印用粉體顆粒一般要求是球形或者近球形。

2、粉體粒度及粒度分布

研究表明,粉體是通過直接吸收激光或電子束掃描時的能量而熔化燒結,粒子小則表面積大,直接吸收能量多,更易升溫,越有利于燒結。此外,粉體粒度小,粒子之間間隙小,松裝密度高,成形后零件致密度高,因此,有利于提高產品的強度和表面質量。但粉體粒度過小時,粉體易發生粘附團聚,導致粉體流動性下降,影響粉料運輸及鋪粉均勻。

所以細粉、粗粉應該以一定配比混合,選擇恰當的粒度與粒度分布以達到預期的成形效果。

3、粉體的工藝性能要求

粉體的工藝性能主要包括松裝密度、振實密度、流動性和循環利用性能。

1、松裝密度

它是粉末自然堆積時的密度,振實密度是經過振動后的密度。球形度好、粒度分布寬的粉末松裝密度高,孔隙率低,成形后的零件致密度高成形質量好。

2、流動性

粉體的流動性直接影響鋪粉的均勻性或送粉的穩定性。粉末流動性太差,易造成粉層厚度不均,掃描區域內的金屬熔化量不均,導致產品內部結構不均,影響成形質量。而高流動性的粉末易于流動,沉積均勻,粉末利用率高,有利于提高3D打印成形件的尺寸精度和表面均勻致密化。

3、循環性能

3D打印過程結束后,留在粉床中未熔化的粉末通過篩分回收仍然可以繼續使用。

來源:中國模具網

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