Anforderungen an die Partikelgrößeneigenschaften von Titanlegierungspulver
Titanlegierung (Ti6Al4V) ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien im SLM-Metalldruck und ihre Pulvereigenschaften haben einen entscheidenden Einfluss auf die Druckqualität. Die ideale Partikelgrößenverteilung des Titanlegierungspulvers liegt im Bereich von 15–45 μm und weist eine Normalverteilungsform auf. Pulver mit einer zu kleinen Partikelgröße (weniger als 15 μm) haben eine schlechte Fließfähigkeit und können leicht agglomerieren. Außerdem entsteht beim Pulverausbringungsprozess herumfliegender Staub, der die Druckqualität und die Betriebssicherheit beeinträchtigt. Pulver mit übermäßig großen Partikelgrößen (größer als 45 μm) werden nicht vollständig geschmolzen und neigen zu Nichtschmelzfehlern. Die D10-, D50- und D90-Werte des Pulvers müssen innerhalb des angegebenen Bereichs kontrolliert werden, und der D50-Wert beträgt vorzugsweise 25–35 μm. Die Partikelgrößenverteilungsbreite (Spanne) des Pulvers sollte weniger als 1,5 betragen. Eine zu breite Verteilung führt zu einem inkonsistenten Schmelzverhalten.
Die Beziehung zwischen Pulversphärizität und Fließfähigkeit
Die Pulversphärizität ist ein Schlüsselindikator für die Bewertung der Qualität von SLM-Materialien. Die Sphärizität von hochwertigem Titanlegierungspulver sollte mehr als 90 % betragen, was einer perfekten Kugel nahekommt. Kugelförmiges Pulver weist eine bessere Fließfähigkeit und eine gleichmäßigere Pulververteilung auf und sorgt so für eine gleichmäßige Dicke jeder Pulverschicht. Satellitenpartikel (kleine Partikel, die an der Oberfläche größerer Partikel haften) verringern die Fließfähigkeit des Pulvers und sollten auf ein Minimum reduziert werden. Die Rauheit der Pulveroberfläche wirkt sich auch auf die Fließfähigkeit aus, und die durch die Zerstäubungsmethode mit induktiv gekoppeltem Plasma (IGA) vorbereitete Pulveroberfläche ist glatter. Der Pulverfließfähigkeitstest umfasst den Hall-Durchflusstest und den Schüttwinkeltest. Der Durchflusswert sollte weniger als 25 s/50 g betragen.
Der Einfluss der Partikelgrößenverteilung auf das Schmelzverhalten
Unter Laserbestrahlung gibt es Unterschiede in der Absorption und Schmelzgeschwindigkeit von Pulverpartikeln mit unterschiedlichen Partikelgrößen. Feine Partikel haben eine große spezifische Oberfläche, eine hohe Lichtabsorptionseffizienz und eine schnelle Schmelzgeschwindigkeit, neigen jedoch zu Überhitzung und Ablation. Das Aufschmelzen grober Partikel erfordert einen höheren Energieeintrag und die Einschmelztiefe ist größer. Eine ungleichmäßige Partikelgrößenverteilung führt zu instabilen Schmelzkanälen und beeinträchtigt die Dichte und Oberflächenqualität der Teile. Laserparameter müssen basierend auf den Pulvereigenschaften optimiert werden. Eine zu hohe Energiedichte führt zu einem Schlüssellocheffekt, eine zu niedrige Energiedichte führt zu mangelnder Fusion. Auch die Scanstrategie beeinflusst den Schmelzeffekt und der angemessene Scanabstand muss zur Pulverpartikelgröße passen.
Die Beziehung zwischen Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit
Die Größe der Pulverpartikel wirkt sich direkt auf die Oberflächenrauheit gedruckter Teile aus. Durch feines Pulver kann eine empfindlichere Oberfläche erzielt werden, und der Ra-Wert kann im Bereich von 5–10 μm gesteuert werden. Die mit grobem Pulver bedruckte Oberfläche ist rauer und der Ra-Wert beträgt normalerweise 15–25 μm. Für Teile mit hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität müssen feinere Pulver verwendet oder nach dem Drucken bearbeitet und poliert werden. Die Pulvereigenschaften wirken sich auch auf die Maßhaltigkeit der Teile aus. Pulver mit guter Fließfähigkeit kann eine gleichmäßige Pulverbeschichtungsdicke gewährleisten und die Genauigkeit der Z-Richtung verbessern. Die Schüttdichte des Pulvers beeinflusst die Verdichtungsschrumpfung nach dem Schmelzen, was wiederum Auswirkungen auf die Teilegröße hat.
Pulverqualitätskontrolle und Recyclingmanagement
Die Qualitätskontrolle von Titanlegierungspulver muss sich über den gesamten Prozess der Beschaffung, Verwendung und des Recyclings erstrecken. Wenn Sie neues Pulver kaufen, müssen Sie ein Materialzertifikat und einen Bericht zur Partikelgrößenanalyse einholen, um zu bestätigen, dass es den technischen Spezifikationen entspricht. Vor der Verwendung ist eine Siebung erforderlich, um Agglomerate und große Verunreinigungen zu entfernen. Während des Druckvorgangs ist es notwendig, den Pulverstatus zu überwachen, regelmäßig neues Pulver nachzufüllen und die Pulverpartikelgröße im Pulverbecken stabil zu halten. Beim Recycling von Pulver ist es notwendig, regelmäßig Veränderungen in der Partikelgrößenverteilung zu erkennen und Feinpulver und Verunreinigungen auszusortieren. Pulver muss in einer trockenen, inerten Atmosphäre gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme und Oxidation zu vermeiden. Es wird empfohlen, die Häufigkeit der Pulververwendung auf 5 bis 8 Mal zu beschränken. Die Leistung des Pulvers lässt nach mehreren Zyklen deutlich nach.
Reichen Sie ein Modell, eine Zeichnung, ein Bild oder schriftliche Notizen ein. Ingenieure prüfen Material, Verfahren, Endbearbeitung und Lieferung basierend auf der tatsächlichen Anwendung.