貝斯特淺談影響增材制造工藝的因素有哪些
time:2020-06-02Views:2292 Author:Best Seiko目前,增材制造技術(shù)成為一項備 受關(guān)注的技術(shù),在航空航天、汽車、生物醫(yī)藥等行業(yè)得到了大力發(fā)展,已成為一種推動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要力量。我國增材制造技術(shù)近年來發(fā)展迅 速,各種應(yīng)用服務(wù)市場正在逐漸成型,雖然在部分領(lǐng)域有一 定成效,但與國外相比整個產(chǎn)業(yè)的技術(shù)儲備不足,增材制造相關(guān)的核 心技術(shù)及專利都被國外企業(yè)把持。目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很為廣泛的依然是金屬材料,使用增材制造技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝方法,制造各種傳統(tǒng)加工手段難 以加工的金屬零部件是目前增材制造技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。區(qū)別于傳統(tǒng)工藝方法,增材制造技術(shù)對材料的性能和適用性提出了更高要求,但作為產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的金屬粉末材料,成為制約我國快 速發(fā)展增材制造產(chǎn)業(yè)的一個重要因素。雖然實現(xiàn)增材制造的技術(shù)方法有多種,但加工機理基本一致,即材料在高 能熱源作用下快 速融化,由于作用時間很短,熔融的金屬在基體的冷卻作用下發(fā)生快 速凝固,從而實現(xiàn)在特定的掃描區(qū)域成型。增材制造制品的能由熱源量屬性、材料特性及工藝參數(shù)所決定,而熱源類型及送粉方式是區(qū)分各種增材制造技術(shù)的根本因素?,F(xiàn)在由廣東大宏新材料小編對增材制造工藝過程的影響因素進行詳細分析:
1、熱源
在金屬增材制造領(lǐng)域,應(yīng)用很為成熟的熱源是激光和高 能電子束。電子束與激光的工作原理不同,電子束的加熱方式是高 能電子穿過靶材的表面進入到距表面一 定深度后,再傳給靶材原子能量,從而使靶材原子的振動加劇,把電子的動能轉(zhuǎn)換為熱能;激光的加熱方式則為靶材表面吸收光子能量,激光并未穿過靶材表面。材料制造加工過程中,熱源的功率及掃描速度一般是恒定的,即作用于材料的能量密度是恒定的,熱源作用效果由材料對熱源的吸收性能直接決定。材料對熱源能量的吸收由兩者的作用機理、材料表面狀態(tài)等因素所決定。對于很常用的激光熱源,激光光能的吸收與波長、被照材料的反射率以及能量密度相關(guān),在成型過程中,材料的表面狀態(tài)、尺寸等因素對激光都有明顯的制約作用。電子束由于其作用機理的不同,在增材制造過程中表現(xiàn)出較激光更加良好的適配性。
2、材料
粉末材料是目前很為常用的金屬類增材制造用材料。金屬粉末作為金屬制件增材制造產(chǎn)業(yè)鏈中很重要的一環(huán),也是很大的價值所在。金屬粉體材料一般用于粉末冶金工業(yè),粉末冶金成型是將粉末預(yù)成型后利用高壓高溫條件進行定型,整個過程中,材料發(fā)生的物理冶金變化相對緩慢,材料有比較充分的時間進行融合、擴散、反應(yīng)。由于受粉末冶金加工時溫度及壓力的限制,為了保 證工件的致密性,要求使用的粉體材料盡可能地將成型腔體填充完全。針對粉末冶金工藝的技術(shù)特點,已經(jīng)發(fā)展出了一套比較完善的粉末評價方法及標準,有相對比較完善的指標可用來恒量粉體材料的性能,如粒徑、比表面積、粒度分布、粉體密度、流速、松裝密度、孔隙率等。對于粉末冶金而言,粉末的流動性、振實密度等指標是衡量粉末冶金用粉末材料的重要指標。
3、工藝過程
粉體填加方式采用鋪粉方式時,熱源優(yōu)先作用于粉末,為保 證粉末與已成型區(qū)的冶金結(jié)合充分,需要確 保加工過程中熔池的深度及尺寸在一個合理范圍內(nèi)。當采用同步送粉方式時,無論是同軸送粉還是側(cè)向送粉方式,熱源對材料的作用分成作用于已成型區(qū)及作用于粉末材料兩部分。粉末在運動途中被熱源加熱到一 定溫度后,在自身動能的作用下打入已成型區(qū)域,整個成型過程相當于相對高 能的粉末材料轟擊熔合區(qū)域的過程,這種方式較鋪粉方式更有利于提 高制品的致密度。
增材制造工藝與粉末冶金工藝相比有明顯的區(qū)別,粉末材料在熱源作用下的冶金變化是很 速度的,成型過程中粉體材料與熱源直接作用,粉體材料沒有模具的約束以及外部持久壓力的作用。一般認為直徑小于1mm的粉體材料適用于增材制造,粒徑在50μm左右的粉體材料具有較好的成型性能。與粉末冶金工業(yè)相比,目前國內(nèi)還沒有形成成熟的評價方法或標準來判定粉末材料與增材制造工藝的適用性,增材制造用粉末的相關(guān)評價方法及指標需要進一步深入的研究與思考。