مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة بالرذاذ في الطباعة ثلاثية الأبعاد للتصنيع الإضافي

الطريقة الرئيسية لإنتاج مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة هيالتفجيرتتضمن هذه العملية تحويل الصلب المقاوم للصدأ المنصهر إلى رش رقيق من قطرات الصلب التي تصلب إلى جزيئات مسحوق. النوعان الرئيسيان هما:

يتم تفكيك الفولاذ المنصهر بواسطة طائرة ماء عالية الضغط. ينتج هذا التدفئة السريعة جسيمات غير منتظمة الشكل ذات مساحة سطحية كبيرة. هذه المساحات المعدلة مثاليةصمّام و صبغتقنيات (مثل صب الحقن المعدني) حيث أن الشكل غير المنتظم يسمح بقوة خضراء جيدة وسلامة الجزء قبل التخمير.فهي عموما أكثر اقتصادية ولكن لديها محتوى أكسجين أعلى.

يستخدم غاز غير فعال (عادة الأرجون أو النيتروجين) لكسر تيار المعدن المنصهر. وهذا يؤدي إلى جزيئات كروية خالية من الأقمار الصناعية ذات سطح ناعم. هذه المساحيق لها:

• محتوى الأكسجين المنخفض:حاسمة لخصائص ميكانيكية جيدة و قابلية لحام
• قابلية التدفق الممتازةضرورية لنشر طبقات رقيقة متسقة فيالتصنيع الإضافي (طباعة ثلاثية الأبعاد).
• كثافة التعبئة العالية:مفيدة لعمليات مثل الضغط الإيزوستاتيكي الساخن (HIP).

وتشمل الطرق الأخرى عملية البلازما الدوارة للكهرباء (PREP) والتحليل الكهربائي ، ولكن التفجير هو الأكثر شيوعًا للحجم الصناعي.

يتم تعريف أداء مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال عدة خصائص حاسمة:

• توزيع حجم الجسيمات (PSD):يتم قياسها في ميكرون (μm). قد يكون PSD نموذجي للتصنيع الإضافي 15-45 ميكرو مترا ، في حين يمكن أن يكون للصب الحقن المعدني 2-20 ميكرو مترا. يعد PSD المتحكم فيه أمرًا حيويًا لتكرار العملية.
• شكل الجسيمات:كما ذكر ، هذا يعتمد على العملية (محلول لAM ، غير منتظم لMIM).
• الكثافة الظاهرة:الكتلة لكل وحدة حجم من مسحوق غير مضغوط. غالبًا ما يفضل الكثافة العالية لتحسين التعبئة.
• قابلية التدفق:الوقت الذي يستغرقه كمية معينة من المسحوق لتتدفق من خلال قناة موحدة. أمر حاسم لعمليات AM الآلية والضغط والتكسير.
• التركيب الكيميائي:يجب أن تتطابق مع مواصفات الصلب المقاوم للصدأ المطلوب (على سبيل المثال ، 316L ، 17-4PH). وتشمل العناصر الرئيسية الكروم (لمقاومة التآكل) ، والنيكل (للوثنية والصلابة) ،والموليبدينوم (للتحسين في مقاومة التآكل).
• الحرارة:يمكن أن تكون مسحوقات المعادن الدقيقة قابلة للاشتعال أو متفجرة عند تعليقها في الهواء. مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ أقل حرارة من بعض المعادن (مثل الألومنيوم) ،ولكن لا يزال يتطلب التعامل بعناية لمنع انفجارات الغبار.

• 316L:الدرجة الأكثر استخداماً في التصنيع الإضافي و MIM مقاومة ممتازة للتآكل و خصائص ميكانيكية جيدة و متوافقة بيولوجيةوتطبيقات معالجة الأغذية.
• 304L:مماثلة لـ 316L ولكن مع نيكل أقل وبدون موليبدينوم ، مما يجعلها أقل مقاومة للتآكل قليلاً ولكنها أكثر اقتصادية.

• 17-4PH (630):يمكن معالجة الحرارة بعد التصنيع لتحقيق قوة عالية جدًا وقسوة مع الحفاظ على مقاومة جيدة للتآكل. تستخدم في مكونات الطيران والفضاء والأدوات والقطع الهندسية عالية التوتر.
• 420:يقدم صلابة عالية ومقاومة للارتداء بعد المعالجة الحرارية ، ولكن مع مقاومة تآكل أقل من الصفوف الأوستنيتية. يستخدم في الأطباق والقوالب والأدوات الجراحية.

• المجمع الثنائي 2205:يحتوي على بنية صغيرة مختلطة من الأوستينيت والفيريت ، مما يؤدي إلى قوة عالية للغاية ومقاومة ممتازة لتكسير التآكل. يستخدم في صناعات النفط والغاز والكيماويات البحرية.

مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ هو المواد الخام لعدة تقنيات تصنيع متقدمة:

• الاندماج في سرير البودر بالليزر (L-PBF):يذوب الليزر بشكل انتقائي طبقات من المسحوق لبناء مكونات معقدة وخفيفة الوزن ومتكاملة مباشرة من نموذج CAD.
• طائرات اللاصق:يتم رمي مادة رابطة سائلة على سرير المسحوق لتشكيل جزء "أخضر" ، والذي يتم تجميعه في وقت لاحق في فرن.
• ترسب الطاقة الموجهة (DED):يتم نفخ المسحوق في بركة ذوبان تم إنشاؤها بواسطة ليزر أو شعاع إلكترون ، يستخدم عادة لإصلاح أو إضافة ميزات إلى الأجزاء الموجودة.

يتم خلط المسحوق مع ربط البوليمر لإنشاء مادة خام يتم صناعتها بالحقن في قالب. ثم يتم إزالة الربط (إزالة الربط) ويتم تجميع الجزء إلى كثافة شبه كاملة.مثالي للإنتاج الضخمأجزاء معقدة

يتم وضع المسحوق في حاوية وتعرضه لدرجة حرارة عالية وضغط غازية مستقرة ، مما يعززه إلى قطعة أو مكون كثيف بالكامل ، على شكل شبكة تقريبًا.

يتم الضغط على المسحوق في مادة صلبة لتشكيل كومبكت "خضراء" ، والتي يتم صهرها بعد ذلك في فرن جوي خاضع للتحكم. شائع لصنع المرشحات والمكونات المسامية.

• حرية التصميم:تمكن من إنتاج هندسيات معقدة للغاية، القنوات الداخلية، والهياكل الشبكة.
• كفاءة المواد:عمليات الشبكة القريبة تقلل من النفايات المادية مقارنة مع المعالجة الاستقطابية.
• تعزيز الأجزاء:يمكن تصميم العديد من المكونات وطباعتها كجزء واحد ، مما يحسن من موثوقيتها ويقلل من تجميعها.
• خصائص ممتازة:يمكن للأجزاء النهائية تحقيق خصائص ميكانيكية ومقاومة للتآكل مماثلة ، وأحيانًا تتجاوز نظرائها المصنوعة.
• إنتاج الجماهير:العمليات مثل MIM تسمح بإنتاج حجم كبير من الأجزاء المعقدة.

مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ يتطلب بروتوكولات صارمة للسلامة

• الوقاية من الانفجار:يجب تخزينها والتعامل معها في الغلاف الجوي الخامل (مثل النيتروجين) أو مع معدات مضادة للانفجار.
• الصحة والسلامة:استنشاق مسحوق معدني رفيع هو خطر على الصحة. يجب إجراء العمليات في المناطق ذات التهوية الجيدة أو داخل أنظمة مغلقة (مثل طابعات AM) ،ويجب على الموظفين استخدام معدات حماية شخصية مناسبة مثل أجهزة التنفس.
• التخزين:تخزين في مكان بارد وجاف في حاويات مغلقة لمنع امتصاص الرطوبة والأكسدة.