تناقش هذه المقالة متطلبات استخدام المساحيق في تقنية SEBM وبعض احتياجات مساحيق عملية دوران البلازما الكهربائي (PREP) عند استخدامها في تقنية SEBM.

التصنيع الإضافي (AM)، المعروف أيضًا باسم الطباعة ثلاثية الأبعاد. على عكس طرق التصنيع الطرحي التقليدية ، فإنه يعتمد على نموذج ثلاثي الأبعاد يجمع المواد في عملية تكديس طبقة تلو طبقة لتحقيق تصنيع المواد الصلبة.

منذ الثمانينيات ، خضعت تكنولوجيا التصنيع المضافة لأكثر من 30 عامًا من التطوير وأصبحت اتجاهًا تنمويًا مهمًا في تكنولوجيا التصنيع المتقدمة ، وتستخدم على نطاق واسع في صناعات الطيران والطب الحيوي والسيارات.

ذوبان شعاع الإلكترون الانتقائي (SEBM) هو تقنية رئيسية في ربط طبقة المسحوق (PBF). تأسست Xi'an Sailong Metal Materials Co. ، Ltd. للتخصص في البحث التكنولوجي والتصنيع لسلسلة صناعة SEBM بأكملها وأطلقت Sailong-S200 و Sailong-آلات Y150 للإنتاج والبحث والتطوير على التوالي.

تتمتع تقنية SEBM بالمزايا التالية: (1) كثافة طاقة عالية بمعدل استخدام يصل إلى 75% ؛ (2) سرعة تشكيل سريعة تصل إلى 20 كيلو هرتز وكفاءة معالجة تصل إلى 80 سم 3 / ساعة ؛ (3) عدم وجود انعكاسات ومعالجة سهلة للمواد ذات الحرارة الكامنة العالية للذوبان ؛ (4) الضغوط المتبقية المنخفضة بسبب التسخين المسبق وتحسين جودة التشكيل ؛ (5) فراغ غير ملوث يصل إلى مستوى 10-4 ملي بار ، والذي يتجنب تلوث الأجزاء بالعناصر الخلالية ، وما إلى ذلك ويسهل تكوين المواد النشطة كيميائيًا ؛ (6) سهولة الصيانة ، ولا تتطلب سوى استبدال الفتيل ، إلخ.

مساحيق المعادن هي المادة الخام الرئيسية لتطبيقات SEBM.

يعد تحضير مساحيق المعادن ذات كروية عالية ، وقابلية تدفق جيدة ، ومحتوى منخفض من الشوائب ، وكميات كبيرة ، وكثافة اهتزازية ، وتوزيع حجم جزيئات داخلي كثيف في نطاق 45-106 ميكرومتر شرطًا أساسيًا لتطبيق تقنية SEBM. من أجل تلبية متطلبات تقنية SEBM لمساحيق المعادن ، فإن الطرق الرئيسية لإعداد مساحيق المعادن هي ترذيذ الماء ، WA ، انحلال الغاز ، GA ، انحلال البلازما ، PA ، وعملية القطب الكهربائي الدوارة بالبلازما ، PREP Hydride-dihydride ، HDH ، إلخ. .مقارنة مع طرق التحضير الأخرى ، تتميز مساحيق عملية دوران البلازما بالقطب الكهربي (PREP) بمزايا كروية جيدة ، وسطح مسحوق ناعم ، ومسحوق أقل من الأقمار الصناعية ، ومسحوق مجوف ، ونقاوة عالية ، وقابلية جيدة للتدفق ، وتوزيع ضيق لحجم الجسيمات ، والتي تلبي الأساسيات. متطلبات تكنولوجيا SEBM للمساحيق الخام. ومع ذلك ، فإن طريقة PREP لها عيب يتمثل في الحجم الكلي للجسيمات الخشن ، مما يؤثر على الخصائص والبنية المجهرية للمسحوق وفي النهاية على أداء مكون SEBM ، وبالتالي يحد من تطبيقه. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي الاختلافات في التوتر السطحي والكثافة والتوصيل الحراري للمواد المختلفة إلى اختلافات في عملية صنع المسحوق وخصائص المسحوق.

نظام SEBM

في تطبيق تقنية SEBM ، تلعب جودة مسحوق المعدن الكروي دورًا رئيسيًا في أداء العينة المشكلة النهائية.

يعتمد تقييم مساحيق المعادن الكروية على المعايير التالية

أ. توزيع حجم الجسيمات

حجم الجسيمات هو حجم المسحوق ، والنسبة المئوية لحجم مسحوق المعدن بأحجام مختلفة في نطاق حجم معين هي توزيع حجم الجسيمات للمسحوق.

من توزيع حجم الجسيمات ، والتي عادة ما يتم توزيعها بشكل طبيعي. تمثل D10 و D50 و D90 النسبة المئوية لحجم المسحوق الإجمالي في منحنى التوزيع التراكمي لـ 10% و 50% و 90% على التوالي.

غالبًا ما يستخدم D50 ، المعروف أيضًا باسم القطر المتوسط ، للإشارة إلى متوسط حجم جسيم المسحوق.

تتطلب تقنية SEBM عادةً توزيع حجم الجسيمات المركزة وتركيز 45-106 ميكرومتر ، في بعض الحالات يصل إلى 150 ميكرومتر.

ب. التركيب الكيميائي

هذه هي النسبة المئوية الفعلية لكل عنصر في المسحوق بالوزن %. أثناء عملية تشكيل SEBM ، قد يكون هناك بعض التطاير للعناصر ، وفي حالة وجود مساحيق ساتلية أو مجوفة ، هناك مخاطر عالية لتكوين عيوب محلية داخل العينة ، مما قد يؤثر على كثافة العينة وخصائصها الميكانيكية. من بين أمور أخرى ، الحجم الصغير للمساحيق المعدنية المستخدمة ومساحة سطحها الكبيرة المحددة يجعلها عرضة للأكسدة والتكتل. لذلك ، يعد محتوى الأكسجين من أهم المؤشرات.

ج. كروية

عادة ما يتم التعبير عن هذا من حيث نسبة الطول إلى القطر ويعتبر كرويًا عندما تكون النسبة أقل من 1.2. عادةً ما تستخدم تقنية SEBM مساحيق كروية أو شبه كروية.

د. التدفق

يتم التعبير عن ذلك من حيث الوقت الذي يستغرقه تدفق كمية من المسحوق عبر قمع قياسي لفتحة محددة ، معبرًا عنه في s / 50g ، كلما كانت القيمة أصغر كلما كان التدفق أفضل. ترتبط قابلية التدفق بشكل أساسي بالكروية وحجم المسحوق. كلما كانت كروية أفضل ، كان التدفق أفضل ، وكان من الأسهل التحكم في انتشار المسحوق أثناء الطباعة.

ه. الكثافة الظاهرية وكثافة الضغط

تشير الكثافة الظاهرية إلى الكثافة الظاهرية للمسحوق المقاسة بعد ملئه بحرية في حاوية قياسية. تشير كثافة الاهتزاز إلى الكتلة لكل وحدة حجم للمسحوق في الحاوية مقاسة بالاهتزاز في ظل ظروف محددة. كلما زادت كثافة التعبئة السائبة وكثافة اهتزاز المسحوق ، كلما قلت المسامية بين المسحوق ، زادت كثافة الأجزاء المشكلة ، والعوامل الرئيسية التي تؤثر على كثافة التعبئة السائبة وكثافة اهتزاز المسحوق هي حجم جزيئات المسحوق و توزيعها.

بالإضافة إلى ذلك ، تعد مسامية المسحوق أيضًا عاملاً رئيسيًا يؤثر على جودة الأجزاء المكونة. أظهرت الدراسات أن مسامية مسحوق المواد الخام هي عامل رئيسي في جودة أجزاء AM.

يمكن إزالة هذه المسام عن طريق الضغط المتوازنة الساخنة (HIP) ، ولكن يمكن أن تظهر مرة أخرى أثناء المعالجة الحرارية اللاحقة ، مما يقلل بشكل كبير من الخصائص الميكانيكية للجزء المكون ، وخاصة خصائص التعب. يمكن إزالة هذه المسام عن طريق الضغط المتساوي الساخن ، HIP ، لكنها تظهر مرة أخرى أثناء المعالجة الحرارية اللاحقة ، مما يقلل بشكل كبير من الخصائص الميكانيكية للجزء المتشكل ، وخاصة خصائص التعب. لذلك ، يجب اختيار المساحيق ذات المسامية المنخفضة كمواد طباعة بقدر الإمكان.