Fusione a fascio di elettroni(EBM)
Fusione selettiva a fascio di elettroni (EBSM) Principio
Simile alla sinterizzazione selettiva laser eFusione laser selettivaprocessi, la tecnologia di fusione selettiva a fascio di elettroni (EBSM) è una tecnologia di produzione rapida che utilizza fasci di elettroni ad alta energia e ad alta velocità per bombardare selettivamente la polvere metallica, fondendo e formando materiali in polvere.
Il processo di EBSM la tecnologia è la seguente: in primo luogo, stendere uno strato di polvere sul piano di diffusione della polvere;quindi, sotto il controllo del computer, il fascio di elettroni viene fuso selettivamente in base alle informazioni del profilo della sezione trasversale e la polvere metallica viene fusa insieme, unita alla parte sottostante formata e accatastata strato dopo strato fino a quando l'intera parte è completamente fuso;Infine, la polvere in eccesso viene rimossa per ottenere il prodotto tridimensionale desiderato.Il segnale di scansione in tempo reale del computer superiore viene trasmesso al giogo di deflessione dopo la conversione da digitale ad analogico e l'amplificazione di potenza, e il fascio di elettroni viene deviato sotto l'azione del campo magnetico generato dalla corrispondente tensione di deflessione per ottenere una fusione selettiva .Dopo oltre dieci anni di ricerca, si è scoperto che alcuni parametri di processo come la corrente del fascio di elettroni, la corrente di focalizzazione, il tempo di azione, lo spessore della polvere, la tensione di accelerazione e la modalità di scansione vengono eseguiti in esperimenti ortogonali.Il tempo di azione ha la maggiore influenza sulla formazione.
Vantaggidell'EBSM
La tecnologia di formatura diretta del metallo a fascio di elettroni utilizza fasci di elettroni ad alta energia come fonte di calore di lavorazione.La formatura a scansione può essere eseguita senza inerzia meccanica manipolando la bobina di deflessione magnetica e l'ambiente sotto vuoto del fascio di elettroni può anche impedire l'ossidazione della polvere metallica durante la sinterizzazione o la fusione in fase liquida.Rispetto al laser, il raggio di elettroni presenta i vantaggi di un elevato tasso di utilizzo dell'energia, ampia profondità di azione, elevato tasso di assorbimento del materiale, stabilità e bassi costi operativi e di manutenzione.I vantaggi della tecnologia EBM includono un'elevata efficienza di formatura, bassa deformazione della parte, nessuna necessità di supporto metallico durante il processo di formatura, microstruttura più densa e così via.La deflessione del fascio di elettroni e il controllo della messa a fuoco sono più veloci e più sensibili.La deflessione del laser richiede l'uso di uno specchio vibrante e la velocità di rotazione dello specchio vibrante è estremamente elevata quando il laser scansiona a velocità elevate.Quando la potenza del laser aumenta, il galvanometro richiede un sistema di raffreddamento più complesso e il suo peso aumenta in modo significativo.Di conseguenza, quando si utilizza una scansione di maggiore potenza, la velocità di scansione del laser sarà limitata.Quando si esegue la scansione di un'ampia gamma di formatura, anche la modifica della lunghezza focale del laser è difficile.La deflessione e la messa a fuoco del fascio di elettroni sono realizzate dal campo magnetico.La deflessione e la lunghezza di focalizzazione del fascio di elettroni possono essere controllate in modo rapido e sensibile modificando l'intensità e la direzione del segnale elettrico.Il sistema di focalizzazione della deflessione del fascio di elettroni non sarà disturbato dall'evaporazione del metallo.Durante la fusione del metallo con laser e fasci di elettroni, il vapore metallico si diffonderà in tutto lo spazio di formatura e ricoprirà la superficie di qualsiasi oggetto a contatto con una pellicola metallica.La deflessione e la messa a fuoco dei fasci di elettroni avvengono tutte in un campo magnetico, quindi non saranno influenzate dall'evaporazione del metallo;i dispositivi ottici come i galvanometri laser sono facilmente inquinati dall'evaporazione.
Laser metal Deposizione(DLM)
Laser Metal Deposition (LMD) è stato proposto per la prima volta dal Sandia National Laboratory negli Stati Uniti negli anni '90, e successivamente sviluppato in molte parti del mondo.Poiché molte università e istituzioni conducono ricerche in modo indipendente, questa tecnologia ha molti nomi, sebbene i nomi non siano gli stessi, ma i loro principi sono sostanzialmente gli stessi.Durante il processo di stampaggio, la polvere viene raccolta sul piano di lavoro attraverso l'ugello, e anche il raggio laser viene raccolto in questo punto, i punti di azione della polvere e della luce sono coincidenti e l'entità del rivestimento impilato si ottiene spostandosi attraverso il piano di lavoro o ugello.
Tecnologia LENTE utilizza laser di classe kilowatt.A causa dell'ampio punto focale laser, generalmente superiore a 1 mm, sebbene sia possibile ottenere entità metalliche dense legate metallurgicamente, la loro precisione dimensionale e la finitura superficiale non sono molto buone e sono necessarie ulteriori lavorazioni prima dell'uso.Il rivestimento laser è un processo metallurgico fisico e chimico complesso e i parametri del processo di rivestimento hanno una grande influenza sulla qualità delle parti rivestite.I parametri di processo nel rivestimento laser includono principalmente la potenza del laser, il diametro del punto, la quantità di sfocatura, la velocità di alimentazione della polvere, la velocità di scansione, la temperatura del bagno fuso, ecc., che hanno un grande impatto sul tasso di diluizione, sulla fessura, sulla rugosità superficiale e sulla compattezza delle parti del rivestimento .Allo stesso tempo, ogni parametro si influenza anche a vicenda, il che è un processo molto complicato.Devono essere adottati metodi di controllo appropriati per controllare i vari fattori di influenza all'interno della gamma ammissibile del processo di rivestimento.
DirettoLaser in metallo SIntering(DMLS)
Di solito ci sono due metodi perSLper fabbricare parti metalliche, uno è il metodo indiretto, cioè SLS di polvere metallica rivestita di polimero;l'altro è il metodo diretto, ovvero Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Da quando la ricerca sulla sinterizzazione laser diretta di polvere metallica è stata condotta presso l'Università Chatofci di Leuvne nel 1991, la sinterizzazione diretta di polvere metallica per formare parti tridimensionali dal processo SLS è uno degli obiettivi finali della prototipazione rapida.Rispetto alla tecnologia SLS indiretta, il vantaggio principale del processo DMLS è l'eliminazione delle costose e dispendiose fasi del processo di pre-trattamento e post-trattamento.
Caratteristiche di DMLS
Come ramo della tecnologia SLS, la tecnologia DMLS ha fondamentalmente lo stesso principio.Tuttavia, è difficile formare con precisione parti metalliche con forme complesse mediante la tecnologia DMLS.In ultima analisi, è dovuto principalmente all'effetto di "sferoidizzazione" e alla deformazione da sinterizzazione della polvere metallica in DMLS.La sferoidizzazione è un fenomeno in cui la forma della superficie del liquido di metallo fuso si trasforma in una superficie sferica sotto la tensione interfacciale tra il metallo liquido e il mezzo circostante per rendere il sistema composto dalla superficie del liquido di metallo fuso e dalla superficie di mezzo circostante con minima energia libera.La sferoidizzazione renderà la polvere metallica incapace di solidificarsi dopo la fusione per formare un pool fuso continuo e liscio, quindi le parti formate sono sciolte e porose, con conseguente fallimento dello stampaggio.A causa della viscosità relativamente elevata della polvere metallica monocomponente nella fase di sinterizzazione in fase liquida, l'effetto di "sferoidizzazione" è particolarmente grave e il diametro sferico è spesso maggiore del diametro delle particelle di polvere, il che porta a un gran numero di pori nelle parti sinterizzate.Pertanto, il DMLS della polvere metallica monocomponente presenta evidenti difetti di processo e spesso richiede un trattamento successivo, non il vero senso della "sinterizzazione diretta".
Per superare il fenomeno di “sferoidizzazione” della polvere metallica monocomponente DMLS e i conseguenti difetti di processo come la deformazione della sinterizzazione e la perdita di densità, può essere generalmente ottenuto utilizzando polveri metalliche multicomponente con diversi punti di fusione o utilizzando polveri pre-alliganti .Il sistema di polvere metallica multicomponente è generalmente composto da metalli ad alto punto di fusione, metalli a basso punto di fusione e alcuni elementi aggiunti.La polvere metallica ad alto punto di fusione come metallo scheletro può mantenere il suo nucleo solido in DMLS.La polvere metallica a basso punto di fusione viene utilizzata come metallo legante, che viene fuso in DMLS per formare una fase liquida e la fase liquida risultante ricopre, bagna e lega le particelle metalliche in fase solida per ottenere l'addensamento della sinterizzazione.
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