Bột thép không gỉ chất lượng cao nguyên tử hóa trong in 3D sản xuất bồi đắp

Phương pháp chính để sản xuất bột thép không gỉ chất lượng cao làhạt nhân hóaQuá trình này liên quan đến việc chuyển đổi thép không gỉ nóng chảy thành một loại phun nhỏ của các giọt cứng thành các hạt bột.

Thép nóng chảy được phân hủy bởi một luồng nước áp suất cao.Bấm và đúccác kỹ thuật (như đúc phun kim loại) vì hình dạng không đều cho phép sức mạnh xanh tốt và tính toàn vẹn của bộ phận trước khi ngâm.Chúng thường rẻ hơn nhưng có hàm lượng oxy cao hơn.

Một loại khí trơ (thường là argon hoặc nitơ) được sử dụng để phá vỡ dòng kim loại nóng chảy.

• Hàm lượng oxy thấp:Điều quan trọng cho các đặc tính cơ học tốt và khả năng hàn.
• Khả năng lưu thông tuyệt vời:Cần thiết cho việc lan rộng các lớp mỏng, nhất quán trongSản xuất phụ gia (3D Printing).
• Mật độ đóng gói cao:Có lợi cho các quy trình như Hot Isostatic Pressing (HIP).

Các phương pháp khác bao gồm Quá trình điện cực xoay plasma (PREP) và điện phân, nhưng atomization là phổ biến nhất cho khối lượng công nghiệp.

Hiệu suất của bột thép không gỉ được xác định bởi một số đặc điểm quan trọng:

• Phân bố kích thước hạt (PSD):Được đo bằng micron (μm). PSD điển hình cho chế tạo phụ gia có thể là 15-45 μm, trong khi cho đúc phun kim loại có thể là 2-20 μm. PSD được kiểm soát rất quan trọng cho khả năng lặp lại quy trình.
• Hình dạng hạt:Như đã đề cập, điều này phụ thuộc vào quy trình (trên cầu cho AM, bất thường cho MIM).
• Mật độ hiển nhiên:Khối lượng của bột không nén. mật độ cao hơn thường được ưa thích để đóng gói tốt hơn.
• Khả năng lưu thông:Thời gian cần thiết để một lượng bột cụ thể chảy qua một kênh tiêu chuẩn hóa.
• Thành phần hóa học:Cần phù hợp với các thông số kỹ thuật của loại thép không gỉ mong muốn (ví dụ: 316L, 17-4PH). Các yếu tố chính bao gồm Chromium (để chống ăn mòn), Nickel (đối với cấu trúc và độ dẻo dai austenitic),và Molybden (để tăng cường khả năng chống ăn mòn lỗ).
• Pyrophoricity:Bột kim loại mịn có thể dễ cháy hoặc nổ khi treo trong không khí.nhưng nó vẫn đòi hỏi phải xử lý cẩn thận để ngăn chặn các vụ nổ bụi.

• 316L:Lớp được sử dụng rộng rãi nhất cho sản xuất phụ gia và MIM. Chống ăn mòn tuyệt vời, đặc tính cơ học tốt và tương thích sinh học.và các ứng dụng chế biến thực phẩm.
• 304L:Tương tự như 316L nhưng có Nickel thấp hơn và không có Molybdenum, làm cho nó ít chống ăn mòn hơn nhưng tiết kiệm hơn.

• 17-4PH (630):Có thể được xử lý nhiệt sau khi chế tạo để đạt được độ bền và độ cứng rất cao trong khi duy trì khả năng chống ăn mòn tốt.
• 420:Cung cấp độ cứng cao và chống mòn sau khi điều trị bằng nhiệt, nhưng có khả năng chống ăn mòn thấp hơn so với các loại austenit.

• Duplex 2205:Có cấu trúc vi mô hỗn hợp của austenite và ferrite, dẫn đến độ bền rất cao và khả năng chống ăn mòn căng thẳng tuyệt vời.

Bột thép không gỉ là nguyên liệu thô cho một số công nghệ sản xuất tiên tiến:

• Laser Powder Bed Fusion (L-PBF):Một laser chọn lọc làm tan chảy các lớp bột để chế tạo các thành phần phức tạp, nhẹ và tích hợp trực tiếp từ mô hình CAD.
• Dùng chất kết nối:Một chất kết dính lỏng được ném lên giường bột để tạo thành một phần "xanh", sau đó được nghiền trong lò.
• Sự lắng đọng năng lượng hướng (DED):Bột được thổi vào một hồ nóng chảy được tạo ra bởi tia laser hoặc tia điện tử, thường được sử dụng để sửa chữa hoặc thêm các tính năng cho các bộ phận hiện có.

Bột được trộn với chất kết hợp polyme để tạo ra nguyên liệu thô được đúc phun thành khuôn.Lý tưởng cho sản xuất hàng loạt nhỏ, các bộ phận phức tạp.

Bột được đặt trong một thùng chứa và chịu nhiệt độ cao và áp suất khí đồng vị, củng cố nó thành một phần hoặc thành phần hoàn toàn dày đặc, gần như hình lưới.

Bột được ép trong một die cứng để tạo thành một compact "xanh", sau đó được sintered trong một lò khí quyển được kiểm soát.

• Tự do thiết kế:Cho phép sản xuất các hình học rất phức tạp, kênh nội bộ và cấu trúc lưới.
• Hiệu quả vật liệu:Các quy trình gần hình lưới giảm thiểu chất thải vật liệu so với gia công trừ.
• Phối hợp phần:Nhiều thành phần có thể được thiết kế và in như một phần duy nhất, cải thiện độ tin cậy và giảm lắp ráp.
• Tính chất tuyệt vời:Các bộ phận cuối cùng có thể đạt được tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn tương đương và đôi khi vượt quá các đối tác rèn của chúng.
• Sản xuất hàng loạt:Các quy trình như MIM cho phép sản xuất khối lượng lớn các bộ phận phức tạp.

Bột thép không gỉ đòi hỏi phải tuân thủ các quy tắc an toàn nghiêm ngặt:

• Phòng ngừa nổ:Cần được lưu trữ và xử lý trong khí quyển trơ (ví dụ: nitơ) hoặc với thiết bị chống nổ.
• Sức khỏe và An toàn:Hít vào bột kim loại mịn là một mối nguy hiểm cho sức khỏe. Các hoạt động phải được thực hiện trong các khu vực thông gió tốt hoặc trong các hệ thống kín (như máy in AM),và nhân viên nên sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân thích hợp (PPE) như máy hô hấp.
• Lưu trữ:Lưu trữ ở một nơi mát mẻ, khô trong thùng kín để ngăn ngừa hấp thụ độ ẩm và oxy hóa.