Atomisering van hoogwaardig roestvrij staalpoeder in additieve productie 3D-printen

De primaire methode voor de productie van hoogwaardig roestvrij staalpoeder is:atomisatieDit proces omvat het omzetten van gesmolten roestvrij staal in een fijne spray van druppels die in poederdeeltjes verstijven.

Het gesmolten staal wordt door een waterstraal onder hoge druk ontbonden. Dit snelle afzuigen produceert onregelmatig gevormde deeltjes met een groot oppervlak.Met een gewicht van niet meer dan 50 kgDe onderdelen worden gevormd met behulp van verschillende technieken (zoals Metal Injection Molding) omdat de onregelmatige vorm een goede groene sterkte en onderdeelintegriteit mogelijk maakt vóór het sinteren.Ze zijn over het algemeen zuiniger, maar hebben een hoger zuurstofgehalte.

Een inert gas (typisch argon of stikstof) wordt gebruikt om de gesmolten metaalstroom te breken. Dit resulteert in bolvormige, satellietvrije deeltjes met een glad oppervlak.

• Laag zuurstofgehalte:Cruciaal voor goede mechanische eigenschappen en lasbaarheid.
• Uitstekende doorlaatbaarheid:Essentieel voor het verspreiden van dunne, consistente lagen inAdditieve vervaardiging (3D-printen).
• Hoge verpakkingsdichtheid:Voordeelvol voor processen zoals warm isostatisch persen (HIP).

Andere methoden zijn het Plasma Rotating Electrode Process (PREP) en elektrolyse, maar het meest gebruikelijk voor industriële volumes is het atomiseren.

De prestaties van roestvrij staalpoeder worden bepaald door verschillende kritieke kenmerken:

• Partikelgrootteverdeling (PSD):Een typische PSD voor additieve fabricage kan 15-45 μm zijn, terwijl voor metaalinspuiting 2-20 μm kan zijn. Een gecontroleerde PSD is essentieel voor herhaalbaarheid van het proces.
• Deeltjesvorm:Zoals vermeld is dit procesafhankelijk (bolvormig voor AM, onregelmatig voor MIM).
• Zichtbare dichtheid:De massa per volume-eenheid van het niet-compacte poeder.
• Doorlaatbaarheid:De tijd die nodig is om een bepaalde hoeveelheid poeder door een gestandaardiseerde trechter te laten stromen.
• Chemische samenstelling:De belangrijkste elementen zijn chroom (voor corrosiebestandheid), nikkel (voor austenitische structuur en taaiheid),en molybdeen (voor een verbeterde corrosiebestendigheid bij pitting).
• Pyrophoriciteit:Fijn metaalpoeders kunnen ontvlambaar of explosief zijn als ze in de lucht hangen.maar het vereist nog steeds een zorgvuldige behandeling om stofontploffingen te voorkomen.

• 316L:De meest gebruikte kwaliteit voor additieve fabricage en MIM. Uitstekende corrosiebestendigheid, goede mechanische eigenschappen en biocompatibiliteit.en voedselverwerkende toepassingen.
• 304L:Vergelijkbaar met 316L, maar met minder nikkel en geen molybdeen, waardoor het iets minder corrosiebestendig is, maar economischer.

• 17-4PH (630):Kan na fabricage warmtebehandeld worden om een zeer hoge sterkte en hardheid te bereiken en tegelijkertijd een goede corrosiebestendigheid te behouden.
• 420:Biedt hoge hardheid en slijtvastheid na warmtebehandeling, maar met een lagere corrosiebestendigheid dan austenitische soorten.

• Duplex 2205:Met een gemengde microstructuur van austenite en ferriet, met als resultaat een zeer hoge sterkte en uitstekende weerstand tegen spanningscorrosie.

Roestvrij staalpoeder is de grondstof voor verschillende geavanceerde productietechnologieën:

• Laserpoederbedfusie (L-PBF):Een laser smelt selectief lagen poeder om complexe, lichte en geïntegreerde componenten rechtstreeks uit een CAD-model te bouwen.
• Binder Jetting:Een vloeibare bindmiddel wordt op het poederbed gegooid om een "groen" deel te vormen, dat later in een oven gesinterd wordt.
• Georiënteerde energiedepositie (DED):Poeder wordt geblazen in een smeltpool die wordt gecreëerd door een laser of elektronenstraal, meestal gebruikt voor het repareren of toevoegen van functies aan bestaande onderdelen.

Het poeder wordt gemengd met een polymeerbindmiddel om een grondstof te maken die in een vorm wordt gevormd.Ideaal voor de massaproductie van kleine, complexe onderdelen.

Poeder wordt in een container geplaatst en onderworpen aan hoge temperatuur en isostatische gasdruk, waardoor het wordt geconsolideerd tot een volledig dichte, bijna netvormige balk of component.

Poeder wordt in een stijve matrix geperst om een "groen" compact te vormen, dat vervolgens in een gecontroleerde atmosfeeroven gesinterd wordt.

• Ontwerpvrijheid:Het maakt het mogelijk om zeer complexe geometrieën, interne kanalen en roosterstructuren te produceren.
• Materiële efficiëntie:Bijna netvormige processen minimaliseren materiaalverspilling in vergelijking met subtractieve bewerking.
• Deelconsolidatie:Meerdere componenten kunnen als één onderdeel worden ontworpen en afgedrukt, waardoor de betrouwbaarheid wordt verbeterd en de assemblage wordt verminderd.
• Uitstekende eigenschappen:Eindstukken kunnen mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid bereiken die vergelijkbaar zijn met, en soms zelfs overtreffen, hun smeedstukken.
• Massaproductie:Met processen als MIM kunnen ingewikkelde onderdelen in grote hoeveelheden worden geproduceerd.

Roestvrij staalpoeder vereist strikte veiligheidsprotocollen:

• Explosiepreventie:Deze moeten worden opgeslagen en behandeld in een inerte atmosfeer (bijv. stikstof) of met explosiebestendige apparatuur.
• Gezondheid en veiligheid:Inademing van fijn metaalpoeder is een gezondheidsrisico.en personeel moet passende persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's) gebruiken, zoals ademhalingsapparaten.
• Bewaarplaats:Op een koele, droge plaats in afgesloten containers bewaarden om vochtopname en oxidatie te voorkomen.