Fusion par faisceau d'électrons(EBM)
Fusion sélective par faisceau d'électrons (EBSM) Principe
Similaire au frittage sélectif au laser etFusion Laser Sélectiveprocessus, la technologie de fusion sélective par faisceau d'électrons (EBSM) est une technologie de fabrication rapide qui utilise des faisceaux d'électrons à haute énergie et à grande vitesse pour bombarder sélectivement de la poudre métallique, fondant et formant ainsi des matériaux en poudre.
Le processus des PEMS la technologie est la suivante : d'abord, étalez une couche de poudre sur le plan d'épandage de poudre ;puis, sous contrôle informatique, le faisceau d'électrons est sélectivement fondu en fonction des informations du profil en coupe, et la poudre métallique est fondue ensemble, liée à la pièce formée ci-dessous et empilée couche par couche jusqu'à ce que la pièce entière soit complètement fondu;Enfin, la poudre en excès est éliminée pour donner le produit tridimensionnel souhaité.Le signal de balayage en temps réel de l'ordinateur supérieur est transmis à la culasse de déviation après conversion numérique-analogique et amplification de puissance, et le faisceau d'électrons est dévié sous l'action du champ magnétique généré par la tension de déviation correspondante pour obtenir une fusion sélective .Après plus de dix ans de recherche, il s'avère que certains paramètres de processus tels que le courant du faisceau d'électrons, le courant de focalisation, le temps d'action, l'épaisseur de la poudre, la tension d'accélération et le mode de balayage sont effectués dans des expériences orthogonales.Le temps d'action a la plus grande influence sur la mise en forme.
Avantagesdes PEMS
La technologie de formage direct des métaux par faisceau d'électrons utilise des faisceaux d'électrons à haute énergie comme source de chaleur de traitement.La formation par balayage peut être effectuée sans inertie mécanique en manipulant la bobine de déviation magnétique, et l'environnement sous vide du faisceau d'électrons peut également empêcher l'oxydation de la poudre métallique pendant le frittage ou la fusion en phase liquide.Comparé au laser, le faisceau d'électrons présente les avantages d'un taux d'utilisation d'énergie élevé, d'une grande profondeur d'action, d'un taux d'absorption de matériau élevé, d'une stabilité et de faibles coûts d'exploitation et de maintenance.Les avantages de la technologie EBM incluent une efficacité de formage élevée, une faible déformation des pièces, l'absence de support métallique pendant le processus de formage, une microstructure plus dense, etc.La déviation du faisceau d'électrons et le contrôle de la mise au point sont plus rapides et plus sensibles.La déviation du laser nécessite l'utilisation d'un miroir vibrant, et la vitesse de rotation du miroir vibrant est extrêmement rapide lorsque le laser balaye à grande vitesse.Lorsque la puissance du laser est augmentée, le galvanomètre nécessite un système de refroidissement plus complexe et son poids augmente considérablement.Par conséquent, lors de l'utilisation d'un balayage à puissance plus élevée, la vitesse de balayage du laser sera limitée.Lors du balayage d'une grande plage de formation, il est également difficile de modifier la distance focale du laser.La déviation et la focalisation du faisceau d'électrons sont réalisées par champ magnétique.La déviation et la longueur de focalisation du faisceau d'électrons peuvent être contrôlées rapidement et avec sensibilité en modifiant l'intensité et la direction du signal électrique.Le système de focalisation par déviation du faisceau d'électrons ne sera pas perturbé par l'évaporation du métal.Lors de la fusion de métal avec des lasers et des faisceaux d'électrons, la vapeur de métal se diffuse dans tout l'espace de formation et recouvre la surface de tout objet en contact avec un film métallique.La déviation et la focalisation des faisceaux d'électrons se font toutes dans un champ magnétique, de sorte qu'elles ne seront pas affectées par l'évaporation du métal ;les appareils optiques tels que les galvanomètres laser sont facilement pollués par l'évaporation.
Laser moiTal Déposition(LMD)
Le Laser Metal Deposition (LMD) a d'abord été proposé par le Sandia National Laboratory aux États-Unis dans les années 1990, puis s'est développé successivement dans de nombreuses régions du monde.Étant donné que de nombreuses universités et institutions mènent des recherches de manière indépendante, cette technologie Il existe de nombreux noms, bien que les noms ne soient pas les mêmes, mais leurs principes sont fondamentalement les mêmes.Pendant le processus de moulage, la poudre est rassemblée sur le plan de travail à travers la buse, et le faisceau laser est également rassemblé jusqu'à ce point, et les points d'action de la poudre et de la lumière coïncident, et l'entité de revêtement empilée est obtenue en se déplaçant à travers la table de travail ou buse.
Technologie LENTILLE utilise des lasers de classe kilowatt.En raison de la grande tache de focalisation laser, généralement supérieure à 1 mm, bien que des entités métalliques denses liées métallurgiquement puissent être obtenues, leur précision dimensionnelle et leur finition de surface ne sont pas très bonnes, et un usinage supplémentaire est nécessaire avant utilisation.Le rechargement au laser est un processus métallurgique physique et chimique complexe, et les paramètres du processus de rechargement ont une grande influence sur la qualité des pièces plaquées.Les paramètres de processus dans le revêtement laser comprennent principalement la puissance laser, le diamètre du spot, la quantité de défocalisation, la vitesse d'alimentation en poudre, la vitesse de balayage, la température du bain de fusion, etc., qui ont un impact important sur le taux de dilution, les fissures, la rugosité de surface et la compacité des pièces de revêtement. .En même temps, chaque paramètre affecte également l'autre, ce qui est un processus très compliqué.Des méthodes de contrôle appropriées doivent être adoptées pour contrôler divers facteurs d'influence dans la plage autorisée du processus de revêtement.
DirectMétal Laser SIntering(DMLS)
Il existe généralement deux méthodes pourSLSpour fabriquer des pièces métalliques, l'une est la méthode indirecte, c'est-à-dire SLS de poudre métallique enrobée de polymère;l'autre est la méthode directe, c'est-à-dire le frittage laser direct de métal (DMLS). Depuis que la recherche sur le frittage laser direct de poudre métallique a été menée à l'Université Chatofci de Louvain en 1991, le frittage direct de poudre métallique pour former des pièces tridimensionnelles par procédé SLS est l'un des buts ultimes du prototypage rapide.Par rapport à la technologie SLS indirecte, le principal avantage du procédé DMLS est l'élimination des étapes de prétraitement et de post-traitement coûteuses et chronophages.
Caractéristiques du DMLS
En tant que branche de la technologie SLS, la technologie DMLS a fondamentalement le même principe.Cependant, il est difficile de former avec précision des pièces métalliques aux formes complexes par la technologie DMLS.En dernière analyse, cela est principalement dû à l'effet de « sphéroïdisation » et à la déformation par frittage de la poudre métallique dans le DMLS.La sphéroïdisation est un phénomène dans lequel la forme de surface du liquide de métal en fusion se transforme en une surface sphérique sous la tension interfaciale entre le métal liquide et le milieu environnant afin de rendre le système composé de la surface du liquide de métal en fusion et de la surface de milieu environnant avec un minimum d'énergie libre.La sphéroïdisation rendra la poudre métallique incapable de se solidifier après la fusion pour former un bain fondu continu et lisse, de sorte que les pièces formées sont lâches et poreuses, ce qui entraîne une défaillance du moulage.En raison de la viscosité relativement élevée de la poudre métallique à un seul composant dans l'étape de frittage en phase liquide, l'effet de « sphéroïdisation » est particulièrement grave, et le diamètre sphérique est souvent plus grand que le diamètre des particules de poudre, ce qui conduit à un grand nombre de pores dans les pièces frittées.Par conséquent, le DMLS de poudre métallique à un seul composant présente des défauts de processus évidents et nécessite souvent un traitement ultérieur, et non le véritable sens du «frittage direct».
Afin de surmonter le phénomène de "sphéroïdisation" de la poudre métallique à un seul composant DMLS et les défauts de processus qui en résultent tels que la déformation de frittage et la densité lâche, il peut généralement être réalisé en utilisant des poudres métalliques multi-composants avec différents points de fusion ou en utilisant des poudres de pré-alliage .Le système de poudre métallique à plusieurs composants est généralement composé de métaux à point de fusion élevé, de métaux à point de fusion bas et de certains éléments ajoutés.La poudre de métal à point de fusion élevé, en tant que squelette métallique, peut conserver son noyau solide dans le DMLS.La poudre métallique à bas point de fusion est utilisée comme métal liant, qui est fondu dans du DMLS pour former une phase liquide, et la phase liquide résultante recouvre, mouille et lie les particules métalliques en phase solide pour obtenir une densification par frittage.
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Contributeur : Sammi