Katkı Üretimi 3D Baskıda Atomizasyon Yüksek Kaliteli Paslanmaz Çelik Tozu

Yüksek kaliteli paslanmaz çelik tozu üretmenin birincil yöntemi atomizasyondur. Bu işlem, erimiş paslanmaz çeliğin, toz parçacıklarına katılaşan ince bir damlacık spreyine dönüştürülmesini içerir. İki ana türü vardır:

Erimiş çelik, yüksek basınçlı bir su jeti ile parçalanır. Bu hızlı soğutma, yüksek yüzey alanına sahip düzensiz şekilli parçacıklar üretir. Bu tozlar Pres ve Sinterleme teknikleri (Metal Enjeksiyon Kalıplama gibi) için idealdir, çünkü düzensiz şekil, sinterlemeden önce iyi yeşil mukavemet ve parça bütünlüğüne izin verir. Genellikle daha ekonomiktirler ancak daha yüksek bir oksijen içeriğine sahiptirler.

Erimiş metal akışını parçalamak için inert bir gaz (tipik olarak argon veya azot) kullanılır. Bu, küresel, uydu içermeyen ve pürüzsüz yüzeyli parçacıklarla sonuçlanır. Bu tozlar şunlara sahiptir:

• Düşük oksijen içeriği: İyi mekanik özellikler ve kaynaklanabilirlik için çok önemlidir.
• Mükemmel akışkanlık:  Katkısal İmalat (3D Baskı) da ince, tutarlı katmanlar yaymak için gereklidir.
• Yüksek paketleme yoğunluğu: Sıcak İzostatik Presleme (HIP) gibi işlemler için faydalıdır.

Diğer yöntemler arasında Plazma Döner Elektrot İşlemi (PREP) ve Elektroliz bulunur, ancak atomizasyon endüstriyel hacimler için en yaygın olanıdır.

Paslanmaz çelik tozunun performansı, çeşitli kritik özelliklerle tanımlanır:

• Parçacık Boyutu Dağılımı (PSD): Mikron (µm) cinsinden ölçülür. Katkısal İmalat için tipik bir PSD 15-45 µm olabilirken, Metal Enjeksiyon Kalıplama için 2-20 µm olabilir. Kontrollü bir PSD, işlem tekrarlanabilirliği için hayati öneme sahiptir.
• Parçacık Şekli: Belirtildiği gibi, bu işlem bağımlıdır (AM için küresel, MIM için düzensiz).
• Görünür Yoğunluk: Sıkıştırılmamış tozun birim hacim başına kütlesi. Daha yüksek yoğunluk genellikle daha iyi paketleme için tercih edilir.
• Akışkanlık: Belirli bir miktarda tozun standart bir huniden akması için geçen süre. Otomatik AM ve pres ve sinterleme işlemleri için kritiktir.
• Kimyasal Bileşim: İstenen paslanmaz çelik kalitesinin (örneğin, 316L, 17-4PH) özellikleriyle eşleşmelidir. Temel elementler arasında Krom (korozyon direnci için), Nikel (östenitik yapı ve tokluk için) ve Molibden (gelişmiş çukurlaşma korozyon direnci için) bulunur.
• Piroporluk: İnce metal tozları havada asılı kaldığında yanıcı veya patlayıcı olabilir. Paslanmaz çelik tozu, bazı metallere (alüminyum gibi) göre daha az piroporiktir, ancak yine de toz patlamalarını önlemek için dikkatli kullanım gerektirir.

• 316L: Katkısal imalat ve MIM için en yaygın kullanılan kalitedir. Mükemmel korozyon direnci, iyi mekanik özellikler ve biyouyumluluk. Denizcilik, kimya, tıp ve gıda işleme uygulamalarında kullanılır.
• 304L: 316L'ye benzer, ancak daha düşük Nikel ve Molibden içermediğinden, biraz daha az korozyona dayanıklıdır ancak daha ekonomiktir.

• 17-4PH (630): İyi korozyon direncini korurken çok yüksek mukavemet ve sertlik elde etmek için imalattan sonra ısıl işlem uygulanabilir. Havacılık bileşenleri, dişliler ve yüksek stresli mühendislik parçaları için kullanılır.
• 420: Isıl işlemden sonra yüksek sertlik ve aşınma direnci sunar, ancak östenitik kalitelere göre daha düşük korozyon direncine sahiptir. Çatal bıçak takımları, kalıplar ve cerrahi aletler için kullanılır.

• Dubleks 2205: Östenit ve ferrit karışık bir mikro yapıya sahiptir, bu da çok yüksek mukavemet ve stres korozyon çatlağına karşı mükemmel direnç sağlar. Açık deniz petrol ve gaz ve kimya endüstrilerinde kullanılır.

Paslanmaz çelik tozu, çeşitli gelişmiş imalat teknolojileri için hammaddedir:

• Lazer Toz Yatak Füzyonu (L-PBF): Bir lazer, karmaşık, hafif ve entegre bileşenleri doğrudan bir CAD modelinden oluşturmak için toz katmanlarını seçici olarak eritir.
• Bağlayıcı Püskürtme: Bir sıvı bağlayıcı, daha sonra bir fırında sinterlenen bir "yeşil" parça oluşturmak için toz yatağına püskürtülür.
• Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme (DED): Toz, bir lazer veya elektron ışını tarafından oluşturulan bir erime havuzuna üflenir, tipik olarak mevcut parçalara onarım veya özellik eklemek için kullanılır.

Toz, bir kalıba enjekte edilen bir hammadde oluşturmak için bir polimer bağlayıcı ile karıştırılır. Daha sonra bağlayıcı çıkarılır (bağlayıcı giderme) ve parça neredeyse tam yoğunluğa kadar sinterlenir. Küçük, karmaşık parçaların seri üretimi için idealdir.

Toz bir kaba yerleştirilir ve yüksek sıcaklık ve izostatik gaz basıncına maruz bırakılarak tamamen yoğun, net şekle yakın bir kütük veya bileşene dönüştürülür.

Toz, daha sonra kontrollü atmosferli bir fırında sinterlenen bir "yeşil" kompakt oluşturmak için sert bir kalıba preslenir. Filtreler ve gözenekli bileşenler yapmak için yaygındır.

• Tasarım Özgürlüğü: Yüksek oranda karmaşık geometrilerin, iç kanalların ve kafes yapılarının üretilmesini sağlar.
• Malzeme Verimliliği: Net şekle yakın işlemler, malzeme israfını, talaşlı imalata kıyasla en aza indirir.
• Parça Konsolidasyonu: Birden fazla bileşen, güvenilirliği artırarak ve montajı azaltarak tek bir parça olarak tasarlanabilir ve yazdırılabilir.
• Mükemmel Özellikler: Nihai parçalar, dövme eşdeğerlerine kıyasla ve bazen aşan mekanik özellikler ve korozyon direnci elde edebilir.
• Seri Üretim: MIM gibi işlemler, karmaşık parçaların yüksek hacimli üretimine izin verir.

Paslanmaz çelik tozu sıkı güvenlik protokolleri gerektirir:

• Patlamayı Önleme: İnert atmosferlerde (örneğin, azot) veya patlamaya dayanıklı ekipmanlarla saklanmalı ve kullanılmalıdır. Statik deşarjı önlemek için uygun topraklama esastır.
• Sağlık ve Güvenlik: İnce metal tozunun solunması bir sağlık tehlikesidir. İşlemler iyi havalandırılan alanlarda veya kapalı sistemler (AM yazıcılar gibi) içinde yapılmalı ve personel solunum cihazları gibi uygun kişisel koruyucu ekipman (KKD) kullanmalıdır.
• Depolama: Nem emilimini ve oksidasyonu önlemek için kapalı kaplarda serin, kuru bir yerde saklanır.