باعتبارها المستهلك الرئيسي للطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية ، مسحوق المعادن له تأثير حاسم على جودة المنتجات المطبوعة. تقارن هذه المقالة بشكل أساسي بين عمليتي تحضير مسحوق معدني عالي الجودة شائع الاستخدام ، وهما تحريض الفراغ ذوبان ذوبان الأرجون (VIGA) و طريقة قطب البلازما الدورية (PREP) ، وأداء المساحيق المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي ينتجها المسحوقان.

طريقة صنع مسحوق المعادن VIGA

طريقة AA لصنع المسحوق هي طريقة لصنع مسحوق يستخدم تيار غاز الأرجون سريع التدفق للتأثير على السائل المعدني ، وتقسيمه إلى جزيئات دقيقة ، ثم تكثيفه إلى مسحوق صلب. في طريقة مسحوق طريقة الانحلال بالأرجون التقليدية (VIGA) ، يمكن إضافة المعدن المنصهر ليلامس البوتقة ، التآكل المقاوم للصهر إلى شوائب مسحوق المعدن الخزفي ، خاصة في تحضير مسحوق المعدن النشط (مثل مسحوق سبائك التيتانيوم) ، سوف يتفاعل المعدن مع المواد المقاومة للحرارة ، ولن يؤدي فقط إلى زيادة الشوائب ، بل سيتم تقليل العناصر المقاومة للصهر في صهر المعدن ، بحيث يتغير تكوين المسحوق.

من أجل تحسين نقاء المسحوق ، تم تحسين طريقة الانحلال التقليدية للأرجون وتم اقتراح طريقة الانحلال الخالية من البوتقة (EIGA). تعمل طريقة EIGA على إذابة مادة الإلكترود التي تدور ببطء بواسطة ملف تحريض عالي التردد وتشكل تيارًا سائلًا جيدًا عن طريق التحكم في معلمات الانصهار (لا يحتاج تيار السائل إلى لمس بوتقة المياه المبردة وأنبوب التوجيه) ، وعندما تكون السبيكة يتدفق تيار السائل عبر فوهة الانحلال ، ويتم تكسير تيار السائل وترسيخه بواسطة تدفق الهواء النبضي عالي السرعة من فوهة الانحلال لتشكيل جزيئات مسحوق دقيقة. العيب هو أن حجم جزيئات المسحوق المعدني المصنوع بواسطة التكنولوجيا المحلية خشن وكبير ، كما أن انحياز القطب الكهربي سيؤدي أيضًا إلى تكوين غير موحد لمادة مسحوق السبيكة.

تتميز طريقة AA بمزايا التلوث البيئي المنخفض ، وكروية المسحوق العالية ، وحجم الجسيمات القابل للتحكم ومحتوى الأكسجين المنخفض ، وهي طريقة التحضير الرئيسية للأداء العالي ومساحيق السبائك الخاصة. ومع ذلك ، فإن كفاءة التكسير لطريقة AA للسائل المعدني أقل من كفاءة انحلال الماء ، وهناك مسحوق مجوف ومسحوق قشاري ومسحوق ساتلي ومسحوق آخر ، ونطاق توزيع حجم المسحوق واسع. بالإضافة إلى ذلك ، ليس من السهل تنظيف الجهاز بسبب جسم الفرن الكبير والأنابيب المعقدة لطريقة AA. لذلك ، فإن تحضير مساحيق معدنية مختلفة سيؤدي إلى تلوث متقاطع بسبب تنظيف الفرن غير المكتمل ، مما يقلل من نقاء وجودة المسحوق المعدني ، مما سيؤثر بشكل خطير على أداء أجزاء المسحوق المعدني.

طريقة صنع مسحوق PREP

طريقة PREP هي صنع سبيكة من المسحوق في القطب ، باستخدام قوس البلازما لجعلها ذائبة جزئيًا ، ويدور القطب السبيكي في غاز خامل بسرعة عالية ، ويشكل المعدن المنصهر مسحوق سبيكة كروي تحت تأثير قوة الطرد المركزي ، و يمكن التحكم في حجم المسحوق عن طريق ضبط سرعة الدوران وقطر قضيب القطب لتحسين إنتاج مسحوق الحجم المحدد. المساحيق المعدنية الكروية عالية الجودة المحضرة بهذه الطريقة خالية من التلوث الحراري وبالتالي تحتوي على شوائب سيراميك قليلة (بشكل رئيسي من السبائك الأصلية) ونظافة أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جسم الفرن سهل التنظيف ، لذلك لا يوجد تلوث متبادل بسبب سوء التنظيف بعد تحضير مساحيق معدنية مختلفة.

الفرن سهل التنظيف ولا يسبب تلوثًا متبادلًا بسبب سوء التنظيف بعد تحضير مساحيق معدنية مختلفة.

تتميز الطباعة ثلاثية الأبعاد بمسحوق PREP بالمزايا التالية: (1) كروية أعلى ، تشطيب سطحي ، سيولة جيدة ، كثافة سائبة عالية ، توحيد جيد لوضع المسحوق ، كثافة عالية للمنتجات المطبوعة ؛ (2) يمكن ضمان حجم جزيئات المسحوق الصغيرة ، وتوزيع حجم الجسيمات الضيق ، ومحتوى الأكسجين المنخفض ، وظاهرة التكتل ، وتأثير الانصهار الجيد ، والتشطيبات السطحية العالية للمنتجات ، والاتساق والتوحيد في الطباعة ؛ (3) في الأساس لا يوجد مسحوق مجوف ، مسحوق قمر صناعي ، لن تكون عملية الطباعة موجودة في فجوة الهواء ، ومسام التورط وهطول الأمطار ، والشقوق والعيوب الأخرى التي تسببها الكرة المجوفة. تتميز الأجزاء المطبوعة بمسحوق AA بمسامية واضحة وكثافة منخفضة ، بينما تم تحسين كثافة المنتجات المطبوعة بمسحوق PREP بشكل ملحوظ.

تتميز طريقة PREP التقليدية بقضبان قطب كهربائي ذات قطر صغير ، وسرعة منخفضة ، ولا يمكن إنتاجها بشكل مستمر ، ولها مشاكل مثل حجم المسحوق الخشن والكفاءة المنخفضة. من أجل تلبية متطلبات المسحوق المعدني عالي الجودة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، تم تطوير جيل جديد من تقنية مسحوق الانحلال الكهربائي للقطب الدوارة بالبلازما ومعدات (N-PREP) ، والتي يبلغ قطر قطبها الأقصى 70-100 مم ، وهو حد سرعة 18000-30.000 لفة / دقيقة ، وتكنولوجيا تغذية مستمرة للقضيب ، مع قدرة تحميل شريطية تزيد عن 50 بار / وقت وحجم جسيمات مسحوق محضرة من d50 وليس أقصى قطر للقطب الكهربي يصل إلى 70 ~ 30.000 مم ، وتصل السرعة القصوى إلى 18000 ~ 30000 دورة / دقيقة.

تقنيات تحضير مسحوق المعادن الأخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد

بالإضافة إلى تقنيات صنع المسحوق المذكورة أعلاه ، طريقة الانحلال المركب بين الماء والهواء النفاث المحوري ، تُستخدم أيضًا تقنية معالجة تكوير البلازما لإعداد مسحوق معدني للطباعة ثلاثية الأبعاد. تستخدم تقنية صنع مسحوق الانحلال المدمج بغاز الماء النفاث المحوري غازًا عالي الضغط لسحق الذوبان مسبقًا ، والذي يتم سحبه وسحبه ، وتقسيمه إلى قطرات صغيرة ، ثم يصطدم الماء عالي الضغط بالقطرات الكبيرة لتقسيمها إلى أدق قطرات الرذاذ. تجمع هذه التقنية بين التكلفة المنخفضة لرذاذ الماء مع الحفاظ على مزايا كروية عالية ومحتوى أكسجين منخفض من الهباء الجوي ، والمسحوق المحضر له كروية أفضل من انحلال الماء ، وحجم مسحوق أدق من الهباء الجوي ، ومحتوى أكسجين أقل من ترذيذ الماء. تقنية كروي البلازما من خلال الغاز الحامل لإرسال المسحوق إلى البلازما ذات درجة الحرارة العالية ، وتمتص جزيئات المسحوق الحرارة بسرعة بعد ذوبان السطح (أو الكل) ، تحت تأثير تكثيف التوتر السطحي إلى قطرات كروية ، في غرفة التبريد بعد التصلب البارد المفاجئ وسيتم تثبيته بشكل كروي لأسفل ، وذلك للحصول على مسحوق كروي كثيف.

مقارنة أداء المسحوق

مسحوق VIGA كروي الشكل بشكل أساسي ، ويحتوي على مسحوق مرتبط بالأقمار الصناعية ، ومسحوق مغلف ، ومسحوق مكسور ، ومسحوق مجوف ، ومسحوق غير منتظم. متوسط حجم الجسيمات جيد ، ونطاق توزيع الحجم واسع ، مع 16.5% (جزء كتلة) من المسحوق أقل من 50 ميكرومتر و 46.6% (جزء كتلة) من إنتاج المسحوق من 50 إلى 150 ميكرومتر. يحتوي المسحوق على نسبة عالية من شوائب السيراميك ، خاصة من السبائك الأصلية والمواد المقاومة للحرارة لعملية الانحلال. إنتاجية المسحوق عالية نسبيًا.

مسحوق PREP في الغالب كروي ، مسحوق غير منتظم ومسحوق مجوف أقل ، السطح أملس ونظيف. حجم المسحوق كبير ، نطاق توزيع الحجم ضيق ، المسحوق أقل من 50 ميكرومتر به 0.4% (جزء كتلة) ، 50 ~ 150 ميكرومتر محصول مسحوق 85.3% (جزء الكتلة).

رقم. النقاوة عالية ، وتحافظ بشكل أساسي على مستوى شريط السبيكة ، دون تلوث البوتقة. كفاءة الإنتاج منخفضة نسبيًا.

طريقة PREP في تحضير مسحوق كروي فائق الدقة (حجم الجسيمات لا يزيد عن 50 ميكرومتر) ، العائد ليس مرتفعًا وكفاءة الإنتاج نسبية وهي أقل استخدامًا في معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد من نوع نشر المسحوق. لذلك ، هناك حاجة ملحة لتحسين العملية وتطوير جيل جديد من تكنولوجيا المسحوق المصغّر بالبلازما الدوارة والمعدات لتحسين إنتاجية مسحوق المعدن الكروي متناهية الصغر ، وتحقيق السبائك الشائعة القائمة على النيكل والقائمة على الكوبالت و سبائك التيتانيوم تم تطوير التكنولوجيا والمعدات لتحسين إنتاج مساحيق المعادن الكروية فائقة الدقة ولتحقيق الإنتاج المستمر لمساحيق معدنية كروية فائقة الدقة مثل السبائك القائمة على النيكل وسبائك الكوبالت وسبائك التيتانيوم بشكل كبير الكميات ، وبالتالي يمكن تحسين أداء التكلفة لمسحوق المعادن بطريقة PREP وتكييفه مع العديد من طرق PREP يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من أجهزة الطباعة ثلاثية الأبعاد واستخدامها على نطاق واسع في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد.