Analysieren Sie einfach die Haupteinflussfaktoren des additiven Fertigungsprozesses

Nov 02, 2022

Gegenwärtig hat sich die additive Fertigungstechnologie zu einer äußerst besorgniserregenden Technologie entwickelt, die in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Biomedizin und anderen Branchen energisch entwickelt wurde und zu einer wichtigen Kraft bei der Förderung der Transformation und Modernisierung der traditionellen Fertigung geworden ist. Die additive Fertigungstechnologie in China hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt, und verschiedene Anwendungsdienstleistungsmärkte nehmen allmählich Gestalt an. Obwohl in einigen Bereichen einige Erfolge erzielt wurden, sind die Technologiereserven der gesamten Branche im Vergleich zum Ausland unzureichend, und die Kerntechnologien und Patente im Zusammenhang mit der additiven Fertigung werden von ausländischen Unternehmen kontrolliert.

Metallische Werkstoffe sind derzeit noch die am weitesten verbreiteten in der industriellen Produktion. Es ist eine wichtige Entwicklungsrichtung der additiven Fertigungstechnologie, die additive Fertigungstechnologie einzusetzen, um traditionelle Prozessmethoden zu ersetzen und Metallteile herzustellen, die durch traditionelle Verarbeitungsmethoden schwierig zu verarbeiten sind. Anders als herkömmliche Prozessverfahren stellt die additive Fertigungstechnologie höhere Anforderungen an die Leistung und Anwendbarkeit von Materialien. Metallpulvermaterialien als industrielle Basis sind jedoch zu einem wichtigen Faktor geworden, der die schnelle Entwicklung der additiven Fertigungsindustrie in China einschränkt. Obwohl es viele technische Verfahren zur Realisierung der additiven Fertigung gibt, ist der Verarbeitungsmechanismus im Grunde derselbe, das heißt, die Materialien schmelzen schnell unter der Einwirkung einer hochenergetischen Wärmequelle. Aufgrund der extrem kurzen Einwirkzeit erstarrt das geschmolzene Metall schnell unter der Kühlwirkung der Matrize und realisiert so die Formgebung in einem bestimmten Abtastbereich. Die Energie von additiven Fertigungsprodukten wird durch die Eigenschaften der Wärmequelle, Materialeigenschaften und Prozessparameter bestimmt. Die Art der Wärmequelle und die Art der Pulverzufuhr sind die grundlegendsten Faktoren zur Unterscheidung verschiedener additiver Fertigungstechnologien.

Nun werden die Einflussfaktoren des additiven Fertigungsprozesses von ZHONGWEI Precision Knitting in Qinhuangdao im Detail analysiert:

1. Wärmequelle

Im Bereich der additiven Metallfertigung sind Laser und hochenergetische Elektronenstrahlen die ausgereiftesten Wärmequellen. Das Arbeitsprinzip des Elektronenstrahls unterscheidet sich von dem des Lasers. Der Heizmodus des Elektronenstrahls besteht darin, dass hochenergetische Elektronen die Oberfläche des Ziels passieren und in eine bestimmte Tiefe von der Oberfläche eintreten und dann Energie auf die Zielatome übertragen, um die Schwingung der Zielatome zu intensivieren und umzuwandeln kinetische Energie der Elektronen in Wärmeenergie; Der Laser wird durch Absorbieren von Photonenenergie auf der Zieloberfläche erhitzt, und der Laser tritt nicht durch die Zieloberfläche hindurch. Im Prozess der Materialherstellung und -verarbeitung sind die Leistung und die Abtastgeschwindigkeit der Wärmequelle im Allgemeinen konstant, dh die auf das Material wirkende Energiedichte ist konstant, und die Wirkung der Wärmequelle wird direkt durch die Absorptionsleistung von bestimmt das Material zur Wärmequelle. Die Absorption von Wärmequellenenergie durch Materialien wird durch ihren Wirkungsmechanismus, den Zustand der Materialoberfläche und andere Faktoren bestimmt. Bei der am häufigsten verwendeten Laserwärmequelle hängt die Absorption von Laserlichtenergie von der Wellenlänge, dem Reflexionsvermögen des beleuchteten Materials und der Energiedichte ab. Während des Formprozesses haben der Oberflächenzustand, die Größe und andere Faktoren des Materials offensichtliche Einschränkungen für den Laser. Aufgrund des anderen Mechanismus des Elektronenstrahls hat er eine bessere Anpassungsfähigkeit als Laser im additiven Fertigungsprozess.

2. Materialien

Pulvermaterial ist derzeit das am häufigsten verwendete Metall für die additive Fertigung. Metallpulver als wichtigstes Glied in der Industriekette der additiven Fertigung von Metallteilen ist auch das wertvollste. Metallpulvermaterialien werden im Allgemeinen in der Pulvermetallurgieindustrie verwendet. Pulvermetallurgisches Formen bezieht sich auf das endgültige Formen des Pulvers unter Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen, nachdem das Pulver vorgeformt wurde. Während des gesamten Prozesses sind die physikalischen und metallurgischen Veränderungen der Materialien relativ langsam, und die Materialien haben ausreichend Zeit für Fusion, Diffusion und Reaktion. Aufgrund der Begrenzung von Temperatur und Druck während der pulvermetallurgischen Verarbeitung ist es erforderlich, um die Kompaktheit des Werkstücks sicherzustellen, Pulvermaterialien zu verwenden, um den Formhohlraum so weit wie möglich vollständig zu füllen. Angesichts der technischen Eigenschaften des Pulvermetallurgieprozesses wurde ein relativ vollständiger Satz von Pulverbewertungsmethoden und -standards entwickelt, und relativ vollständige Indikatoren können verwendet werden, um die Leistung von Pulvermaterialien wie Partikelgröße, spezifische Oberfläche, Partikel konstant zu halten Größenverteilung, Pulverdichte, Fließgeschwindigkeit, lose Packungsdichte, Porosität usw. Für die Pulvermetallurgie sind die Fließfähigkeit und die Klopfdichte von Pulver wichtige Indizes zur Messung von Pulvermaterialien, die in der Pulvermetallurgie verwendet werden.

3. Prozess

Wenn das Pulverfüllverfahren das Pulververteilen ist, wirkt die Wärmequelle vorzugsweise auf das Pulver ein. Um die vollständige metallurgische Verbindung des Pulvers und des geformten Bereichs zu gewährleisten, muss sichergestellt werden, dass die Tiefe und Größe des Schmelzbades im Verarbeitungsprozess in einem angemessenen Bereich liegen. Wenn der synchrone Pulverzufuhrmodus übernommen wird, kann die Wirkung der Wärmequelle auf das Material unabhängig vom koaxialen Pulverzufuhrmodus oder dem seitlichen Pulverzufuhrmodus in zwei Teile unterteilt werden: die Wirkung auf den geformten Bereich und die Wirkung auf die Pulvermaterial. Nachdem das Pulver während der Bewegung durch die Wärmequelle auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde, wird es unter der Wirkung seiner eigenen kinetischen Energie in den geformten Bereich getrieben. Der gesamte Umformprozess entspricht dem Prozess, bei dem relativ hochenergetische Pulvermaterialien den Schmelzbereich bombardieren. Dieses Verfahren ist der Verbesserung der Produktdichte förderlicher als das Pulververteilungsverfahren.

Der additive Fertigungsprozess unterscheidet sich offensichtlich vom pulvermetallurgischen Prozess. Die metallurgische Veränderung von Pulvermaterialien unter Einwirkung von Wärmequellen ist extrem schnell. Während des Umformprozesses wirken die Pulvermaterialien direkt auf die Wärmequelle ein. Die Pulvermaterialien haben keine Formzwänge und keinen äußeren permanenten Druck. Es wird allgemein angenommen, dass Pulvermaterialien mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm für die additive Fertigung geeignet sind und die Partikelgröße 50 μ beträgt. Das Pulvermaterial von etwa m hat eine gute Formleistung. Verglichen mit der Pulvermetallurgieindustrie gibt es derzeit keine ausgereifte Bewertungsmethode oder keinen Standard zur Bestimmung der Anwendbarkeit von Pulvermaterialien und additiven Fertigungsverfahren in China, und die zugehörigen Bewertungsmethoden und Indikatoren für Pulver für die additive Fertigung müssen weiter untersucht werden betrachtet.

Wenn Sie mehr über Metallpulvermetallurgie erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an Qinhuangdao Zhongwei Precision.