電子ビーム溶解(EBM)
電子ビーム選択溶融 (EBSM) 原理
レーザー選択焼結と同様、選択的レーザー溶融電子ビーム選択的溶解技術 (EBSM) は、高エネルギーおよび高速の電子ビームを使用して金属粉末を選択的に照射し、それによって粉末材料を溶解および形成する迅速製造技術です。
EBSMのプロセス 技術は次のとおりです。まず、粉末散布面に粉末の層を散布します。次に、コンピュータ制御の下、断面プロファイルの情報に従って電子ビームが選択的に溶解され、金属粉末が一緒に溶解し、下の成形部品と結合し、部品全体が完全になるまで層ごとに積み重ねられます。溶けた。最後に、余分な粉末を除去して、目的の三次元製品を生成します。上位コンピュータのリアルタイム走査信号は、デジタルアナログ変換と電力増幅後に偏向ヨークに送信され、対応する偏向電圧によって生成される磁場の作用下で電子ビームが偏向され、選択的溶解が達成されます。 。10年以上の研究の結果、電子ビーム電流、集束電流、動作時間、粉末の厚さ、加速電圧、走査モードなどのいくつかのプロセスパラメータが直交実験で実行されることが判明しました。作用時間は成形に最も大きな影響を与えます。
利点EBSMの
電子ビーム直接金属成形技術は、高エネルギーの電子ビームを加工熱源として使用します。磁気偏向コイルの操作により機械的慣性を与えずに走査成形が可能で、電子ビームの真空環境により液相焼結や溶融時の金属粉末の酸化も防止できます。レーザーと比較して、電子ビームは、エネルギー利用率が高く、作用深度が大きく、材料吸収率が高く、安定性があり、運用および保守コストが低いという利点があります。EBM テクノロジーの利点には、高い成形効率、部品の変形の少なさ、成形プロセス中の金属サポートの不要、微細構造の高密度化などが含まれます。電子ビームの偏向と焦点の制御がより高速かつ高感度になりました。レーザーを偏向させるには振動ミラーが必要ですが、レーザーが高速で走査する場合、振動ミラーの回転速度は非常に速くなります。レーザー出力が増加すると、検流計にはより複雑な冷却システムが必要となり、重量が大幅に増加します。その結果、より高出力のスキャンを使用すると、レーザーのスキャン速度が制限されます。広い成形範囲をスキャンする場合、レーザーの焦点距離を変更することも困難です。電子ビームの偏向と集束は磁場によって行われます。電子ビームの偏向と焦点距離は、電気信号の強度と方向を変えることによって、迅速かつ高感度に制御できます。電子ビーム偏向集束システムは金属の蒸着によって妨害されることはありません。レーザーや電子ビームで金属を溶解すると、金属蒸気が成形空間全体に拡散し、金属膜と接触しているあらゆる物体の表面をコーティングします。電子ビームの偏向と集束はすべて磁場内で行われるため、金属蒸着の影響を受けません。レーザー検流計などの光学デバイスは蒸発によって簡単に汚染されます。
レーザーミータル 堆積(LMD)
レーザー金属蒸着 (LMD) は、1990 年代に米国のサンディア国立研究所によって最初に提案され、その後世界の多くの地域で次々に開発されました。多くの大学や機関が独自に研究を行っているため、この技術には多くの名前がありますが、名前は同じではありませんが、原理は基本的に同じです。成形プロセス中、粉末はノズルを介して作業面に集められ、レーザービームもこの点に集められ、粉末と光の作用点が一致し、作業テーブルを移動することによって積層されたクラッドエンティティが得られます。またはノズル。
レンズテクノロジー キロワット級のレーザーを使用します。レーザー焦点スポットが大きいため（一般に1mm以上）、冶金学的に結合した緻密な金属エンティティが得られますが、その寸法精度と表面仕上げはあまり良好ではなく、使用前にさらなる機械加工が必要です。レーザークラッディングは複雑な物理的および化学的冶金プロセスであり、クラッディングプロセスのパラメーターはクラッド部品の品質に大きな影響を与えます。レーザークラッディングにおけるプロセスパラメータには、主にレーザー出力、スポット径、デフォーカス量、粉末供給速度、スキャン速度、溶融池温度などが含まれ、これらはクラッド部品の希釈率、亀裂、表面粗さ、緻密性に大きな影響を与えます。 。同時に、各パラメータは相互に影響し合うため、非常に複雑なプロセスになります。肉盛加工の許容範囲内でさまざまな影響要因を制御するには、適切な制御方法を採用する必要があります。
直接メタルレーザーSインターしている(DMLS)
通常、次の 2 つの方法がありますSLS金属部品を製造する場合、1 つは間接的な方法、つまりポリマーでコーティングされた金属粉末の SLS です。もう 1 つは直接法、つまり直接金属レーザー焼結 (DMLS) です。金属粉末の直接レーザー焼結に関する研究は 1991 年にルーヴヌのシャトフツィ大学で実施されて以来、金属粉末を直接焼結して三次元部品を形成することが可能になりました。 SLS プロセスによることは、ラピッド プロトタイピングの最終目標の 1 つです。間接 SLS テクノロジーと比較した場合、DMLS プロセスの主な利点は、高価で時間のかかる前処理および後処理のプロセス手順が不要になることです。
特徴 DMLSの
SLS テクノロジーの一分野である DMLS テクノロジーは、基本的に同じ原理を持っています。しかし、DMLS技術では複雑な形状の金属部品を正確に成形することが困難です。最終的な分析では、これは主に DMLS における金属粉末の「球状化」効果と焼結変形によるものです。球状化とは、溶融金属液の表面と周囲の媒体との界面張力により、溶融金属液の表面形状が球面に変化し、溶融金属液の表面と金属の表面とからなる系を形成する現象である。最小の自由エネルギーを持つ周囲の媒体。球状化すると金属粉末が溶解後に固まらず、連続した滑らかな溶融池が形成されるため、成形品が緩んで多孔質となり、成形不良が発生します。液相焼結段階における単一成分の金属粉末の粘度は比較的高いため、「球状化」の影響は特に深刻であり、多くの場合、球形の直径が粉末粒子の直径よりも大きいため、多数の粉末が発生します。焼結部品の細孔。したがって、単一成分の金属粉末の DMLS には明らかなプロセス欠陥があり、多くの場合、本当の意味での「直接焼結」ではなく、その後の処理が必要になります。
単一成分の金属粉末 DMLS の「球状化」現象と、その結果生じる焼結変形や密度の緩みなどのプロセス欠陥を克服するには、通常、融点の異なる多成分金属粉末を使用するか、プレアロイ粉末を使用することで達成できます。 。多成分金属粉末システムは一般に、高融点金属、低融点金属、およびいくつかの添加元素で構成されています。骨格金属としての高融点金属粉末は、DMLS中でその固体コアを保持することができます。低融点金属粉末はバインダー金属として使用され、DMLS 中で溶解して液相を形成し、得られた液相が固相金属粒子をコーティング、湿潤、結合させて焼結緻密化を実現します。
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投稿者: サミー