Elektronenstrahlschmelzen(EBM)
Selektives Elektronenstrahlschmelzen (EBSM) Prinzip
Ähnlich wie beim laserselektiven Sintern undSelektives LaserschmelzenBei der elektronenstrahlselektiven Schmelztechnologie (EBSM) handelt es sich um eine schnelle Fertigungstechnologie, die hochenergetische und schnelle Elektronenstrahlen verwendet, um Metallpulver selektiv zu bombardieren und dadurch Pulvermaterialien zu schmelzen und zu bilden.
Der Prozess von EBSM Die Technologie ist wie folgt: Verteilen Sie zunächst eine Pulverschicht auf der Pulververteilungsebene.Dann wird computergesteuert der Elektronenstrahl entsprechend den Informationen des Querschnittsprofils selektiv geschmolzen, und das Metallpulver wird zusammengeschmolzen, mit dem darunter liegenden geformten Teil verbunden und Schicht für Schicht aufgestapelt, bis das gesamte Teil vollständig ist geschmolzen;Abschließend wird überschüssiges Pulver entfernt, um das gewünschte dreidimensionale Produkt zu erhalten.Das Echtzeit-Abtastsignal des oberen Computers wird nach Digital-Analog-Wandlung und Leistungsverstärkung an das Ablenkjoch übertragen, und der Elektronenstrahl wird unter der Wirkung des durch die entsprechende Ablenkspannung erzeugten Magnetfelds abgelenkt, um ein selektives Schmelzen zu erreichen .Nach mehr als zehn Jahren Forschung wurde festgestellt, dass einige Prozessparameter wie Elektronenstrahlstrom, Fokussierungsstrom, Aktionszeit, Pulverdicke, Beschleunigungsspannung und Scanmodus in orthogonalen Experimenten durchgeführt werden.Den größten Einfluss auf die Umformung hat die Einwirkzeit.
Vorteilevon EBSM
Bei der Elektronenstrahl-Direktumformung von Metallen werden hochenergetische Elektronenstrahlen als Wärmequelle für die Bearbeitung verwendet.Die Rasterformung kann ohne mechanische Trägheit durch Manipulation der magnetischen Ablenkspule durchgeführt werden, und die Vakuumumgebung des Elektronenstrahls kann auch verhindern, dass Metallpulver während des Sinterns oder Schmelzens in der flüssigen Phase oxidiert wird.Im Vergleich zum Laser bietet der Elektronenstrahl die Vorteile einer hohen Energienutzungsrate, einer großen Einwirkungstiefe, einer hohen Materialabsorptionsrate, Stabilität sowie niedriger Betriebs- und Wartungskosten.Zu den Vorteilen der EBM-Technologie gehören eine hohe Umformeffizienz, eine geringe Teileverformung, keine Notwendigkeit einer Metallunterstützung während des Umformprozesses, eine dichtere Mikrostruktur usw.Die Ablenkung und Fokussteuerung des Elektronenstrahls erfolgt schneller und empfindlicher.Die Ablenkung des Lasers erfordert die Verwendung eines Vibrationsspiegels, und die Rotationsgeschwindigkeit des Vibrationsspiegels ist extrem hoch, wenn der Laser mit hohen Geschwindigkeiten scannt.Wenn die Laserleistung erhöht wird, benötigt das Galvanometer ein komplexeres Kühlsystem und sein Gewicht nimmt deutlich zu.Daher ist die Scangeschwindigkeit des Lasers bei der Verwendung von Scans mit höherer Leistung begrenzt.Beim Scannen eines großen Umformbereichs ist auch die Änderung der Brennweite des Lasers schwierig.Die Ablenkung und Fokussierung des Elektronenstrahls erfolgt durch ein Magnetfeld.Durch Änderung der Intensität und Richtung des elektrischen Signals lässt sich die Ablenkungs- und Fokussierungslänge des Elektronenstrahls schnell und feinfühlig steuern.Das Fokussierungssystem der Elektronenstrahlablenkung wird durch Metallverdampfung nicht gestört.Beim Schmelzen von Metall mit Lasern und Elektronenstrahlen diffundiert der Metalldampf im gesamten Formraum und überzieht die Oberfläche aller Objekte, die mit einem Metallfilm in Kontakt kommen.Die Ablenkung und Fokussierung der Elektronenstrahlen erfolgt ausschließlich in einem Magnetfeld, sodass sie nicht durch die Metallverdampfung beeinträchtigt werden.Optische Geräte wie Lasergalvanometer werden leicht durch Verdunstung verunreinigt.
Laser michtal Ablage(LMD)
Laser Metal Deposition (LMD) wurde erstmals in den 1990er Jahren vom Sandia National Laboratory in den USA vorgeschlagen und dann sukzessive in vielen Teilen der Welt weiterentwickelt.Da viele Universitäten und Institutionen unabhängig voneinander forschen, ist diese Technologie Es gibt viele Namen, obwohl die Namen nicht gleich sind, aber ihre Prinzipien im Grunde gleich sind.Während des Formvorgangs wird das Pulver durch die Düse auf der Arbeitsebene gesammelt, und der Laserstrahl wird ebenfalls an diesem Punkt gesammelt, und die Pulver- und Lichteinwirkungspunkte fallen zusammen, und die gestapelte Umhüllungseinheit wird durch Bewegen durch den Arbeitstisch erhalten oder Düse.
LENS-Technologie verwendet Laser der Kilowattklasse.Aufgrund des großen Laserfokusflecks, der im Allgemeinen mehr als 1 mm beträgt, können zwar metallurgisch verbundene dichte Metallkörper erhalten werden, deren Maßhaltigkeit und Oberflächengüte sind jedoch nicht sehr gut und vor der Verwendung ist eine weitere Bearbeitung erforderlich.Das Laserauftragschweißen ist ein komplexer physikalischer und chemischer metallurgischer Prozess, dessen Parameter einen großen Einfluss auf die Qualität der plattierten Teile haben.Zu den Prozessparametern beim Laserauftragschweißen gehören hauptsächlich Laserleistung, Punktdurchmesser, Defokussierungsmenge, Pulverzufuhrgeschwindigkeit, Scangeschwindigkeit, Schmelzbadtemperatur usw., die einen großen Einfluss auf die Verdünnungsrate, Risse, Oberflächenrauheit und Kompaktheit der Verkleidungsteile haben .Gleichzeitig beeinflussen sich die einzelnen Parameter auch gegenseitig, was ein sehr komplizierter Prozess ist.Es müssen geeignete Kontrollmethoden eingesetzt werden, um verschiedene Einflussfaktoren innerhalb des zulässigen Bereichs des Verkleidungsprozesses zu kontrollieren.
DirekteMetalllaser Sintering(DMLS)
Normalerweise gibt es zwei Methoden dafürSLSZur Herstellung von Metallteilen gibt es zum einen die indirekte Methode, also SLS aus polymerbeschichtetem Metallpulver;die andere ist die direkte Methode, also das Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Seit 1991 an der Chatofci-Universität in Leuvne Forschungen zum direkten Lasersintern von Metallpulver durchgeführt wurden, ist das direkte Sintern von Metallpulver zu dreidimensionalen Teilen möglich durch den SLS-Prozess ist eines der ultimativen Ziele des Rapid Prototyping.Im Vergleich zur indirekten SLS-Technologie besteht der Hauptvorteil des DMLS-Verfahrens in der Eliminierung teurer und zeitaufwändiger Vor- und Nachbehandlungsprozessschritte.
Merkmale von DMLS
Als Zweig der SLS-Technologie hat die DMLS-Technologie grundsätzlich das gleiche Prinzip.Allerdings ist es schwierig, Metallteile mit komplexen Formen mithilfe der DMLS-Technologie präzise zu formen.Letztendlich ist dies hauptsächlich auf den „Sphäroidisierungseffekt“ und die Sinterverformung von Metallpulver in DMLS zurückzuführen.Sphäroidisierung ist ein Phänomen, bei dem sich die Oberflächenform der geschmolzenen Metallflüssigkeit unter der Grenzflächenspannung zwischen dem flüssigen Metall und dem umgebenden Medium in eine kugelförmige Oberfläche umwandelt, um das System aus der Oberfläche der geschmolzenen Metallflüssigkeit und der Oberfläche davon zu bilden das umgebende Medium mit minimaler freier Energie.Durch die Sphäroidisierung ist das Metallpulver nach dem Schmelzen nicht in der Lage, sich zu einem kontinuierlichen und glatten Schmelzbad zu verfestigen, sodass die geformten Teile locker und porös sind, was zu Formfehlern führt.Aufgrund der relativ hohen Viskosität von einkomponentigem Metallpulver im Flüssigphasensinterstadium ist der „Sphäroidisierungs“-Effekt besonders gravierend und der Kugeldurchmesser ist oft größer als der Durchmesser der Pulverpartikel, was zu einer großen Anzahl von Partikeln führt Poren in den Sinterteilen.Daher weist das DMLS aus einkomponentigem Metallpulver offensichtliche Prozessmängel auf und erfordert oft eine Nachbehandlung, nicht den eigentlichen Sinn des „direkten Sinterns“.
Um das „Sphäroidisierungs“-Phänomen von Einkomponenten-Metallpulver-DMLS und die daraus resultierenden Prozessfehler wie Sinterverformung und lose Dichte zu überwinden, kann dies im Allgemeinen durch die Verwendung von Mehrkomponenten-Metallpulvern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten oder durch die Verwendung von Vorlegierungspulvern erreicht werden .Das Mehrkomponenten-Metallpulversystem besteht im Allgemeinen aus Metallen mit hohem Schmelzpunkt, Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt und einigen zusätzlichen Elementen.Das Metallpulver mit hohem Schmelzpunkt als Skelettmetall kann seinen festen Kern in DMLS behalten.Das Metallpulver mit niedrigem Schmelzpunkt wird als Bindemetall verwendet, das in DMLS geschmolzen wird, um eine flüssige Phase zu bilden. Die resultierende flüssige Phase umhüllt, benetzt und bindet die Metallpartikel in der festen Phase, um eine Sinterverdichtung zu erreichen.
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Mitwirkender: Sammi