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贝斯特浅谈影响增材制造工艺的因素有哪些

time:2020-06-02Views:212 Author:Best Seiko

      目前,增材制造技术成为一项备 受关注的技术,在航空航天、汽车、生物医药等行业得到了大力发展,已成为一种推动传统制造业转型升级的重要力量。我国增材制造技术近年来发展迅 速,各种应用服务市场正在逐渐成型,虽然在部分领域有一 定成效,但与国外相比整个产业的技术储备不足,增材制造相关的核 心技术及专利都被国外企业把持。目前工业生产中应用很为广泛的依然是金属材料,使用增材制造技术来代替传统工艺方法,制造各种传统加工手段难 以加工的金属零部件是目前增材制造技术的一个重要发展方向。区别于传统工艺方法,增材制造技术对材料的性能和适用性提出了更高要求,但作为产业基础的金属粉末材料,成为制约我国快 速发展增材制造产业的一个重要因素。虽然实现增材制造的技术方法有多种,但加工机理基本一致,即材料在高 能热源作用下快 速融化,由于作用时间很短,熔融的金属在基体的冷却作用下发生快 速凝固,从而实现在特定的扫描区域成型。增材制造制品的能由热源量属性、材料特性及工艺参数所决定,而热源类型及送粉方式是区分各种增材制造技术的根本因素。现在由广东大宏新材料小编对增材制造工艺过程的影响因素进行详细分析:

  1、热源

   在金属增材制造领域,应用很为成熟的热源是激光和高 能电子束。电子束与激光的工作原理不同,电子束的加热方式是高 能电子穿过靶材的表面进入到距表面一 定深度后,再传给靶材原子能量,从而使靶材原子的振动加剧,把电子的动能转换为热能;激光的加热方式则为靶材表面吸收光子能量,激光并未穿过靶材表面。材料制造加工过程中,热源的功率及扫描速度一般是恒定的,即作用于材料的能量密度是恒定的,热源作用效果由材料对热源的吸收性能直接决定。材料对热源能量的吸收由两者的作用机理、材料表面状态等因素所决定。对于很常用的激光热源,激光光能的吸收与波长、被照材料的反射率以及能量密度相关,在成型过程中,材料的表面状态、尺寸等因素对激光都有明显的制约作用。电子束由于其作用机理的不同,在增材制造过程中表现出较激光更加良好的适配性。

  2、材料

  粉末材料是目前很为常用的金属类增材制造用材料。金属粉末作为金属制件增材制造产业链中很重要的一环,也是很大的价值所在。金属粉体材料一般用于粉末冶金工业,粉末冶金成型是将粉末预成型后利用高压高温条件进行定型,整个过程中,材料发生的物理冶金变化相对缓慢,材料有比较充分的时间进行融合、扩散、反应。由于受粉末冶金加工时温度及压力的限制,为了保 证工件的致密性,要求使用的粉体材料尽可能地将成型腔体填充完全。针对粉末冶金工艺的技术特点,已经发展出了一套比较完善的粉末评价方法及标准,有相对比较完善的指标可用来恒量粉体材料的性能,如粒径、比表面积、粒度分布、粉体密度、流速、松装密度、孔隙率等。对于粉末冶金而言,粉末的流动性、振实密度等指标是衡量粉末冶金用粉末材料的重要指标。

  3、工艺过程

  粉体填加方式采用铺粉方式时,热源优先作用于粉末,为保 证粉末与已成型区的冶金结合充分,需要确 保加工过程中熔池的深度及尺寸在一个合理范围内。当采用同步送粉方式时,无论是同轴送粉还是侧向送粉方式,热源对材料的作用分成作用于已成型区及作用于粉末材料两部分。粉末在运动途中被热源加热到一 定温度后,在自身动能的作用下打入已成型区域,整个成型过程相当于相对高 能的粉末材料轰击熔合区域的过程,这种方式较铺粉方式更有利于提 高制品的致密度。

     增材制造工艺与粉末冶金工艺相比有明显的区别,粉末材料在热源作用下的冶金变化是很 速度的,成型过程中粉体材料与热源直接作用,粉体材料没有模具的约束以及外部持久压力的作用。一般认为直径小于1mm的粉体材料适用于增材制造,粒径在50μm左右的粉体材料具有较好的成型性能。与粉末冶金工业相比,目前国内还没有形成成熟的评价方法或标准来判定粉末材料与增材制造工艺的适用性,增材制造用粉末的相关评价方法及指标需要进一步深入的研究与思考。

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