Exigences caractéristiques de taille des particules de la poudre d'alliage de titane
L'alliage de titane (Ti6Al4V) est l'un des matériaux les plus largement utilisés dans l'impression métallique SLM, et ses caractéristiques de poudre ont un impact décisif sur la qualité d'impression. La distribution granulométrique idéale de la poudre d'alliage de titane est comprise entre 15 et 45 μm, montrant une forme de distribution normale. Une poudre dont la granulométrie est trop petite (inférieure à 15 µm) est peu fluide et facile à agglomérer. Il produit également de la poussière volante pendant le processus d’épandage de poudre, affectant la qualité d’impression et la sécurité opérationnelle. Les poudres dont les particules sont trop grosses (supérieures à 45 μm) ne fondent pas complètement et sont sujettes à des défauts de non-fusion. Les valeurs D10, D50 et D90 de la poudre doivent être contrôlées dans la plage spécifiée, et la valeur D50 est de préférence comprise entre 25 et 35 μm. La largeur de distribution granulométrique (étendue) de la poudre doit être inférieure à 1,5. Une distribution trop large entraînera un comportement de fusion incohérent.
La relation entre la sphéricité et la fluidité de la poudre
La sphéricité de la poudre est un indicateur clé pour évaluer la qualité des matériaux SLM. La sphéricité de la poudre d'alliage de titane de haute qualité doit être supérieure à 90 %, ce qui est proche d'une sphère parfaite. La poudre sphérique a une meilleure fluidité et une meilleure uniformité de propagation de la poudre, garantissant une épaisseur constante de chaque couche de poudre. Les particules satellites (petites particules attachées à la surface de particules plus grosses) réduisent la fluidité de la poudre et doivent être contrôlées au minimum. La rugosité de la surface de la poudre affecte également la fluidité, et la surface de la poudre préparée par la méthode d'atomisation au plasma à couplage inductif (IGA) est plus lisse. Le test de fluidité de la poudre comprend le test de débit Hall et le test d'angle de repos. La valeur du débit doit être inférieure à 25 s/50 g.
L'influence de la distribution granulométrique sur le comportement de fusion
Il existe des différences dans l'absorbance et la vitesse de fusion des particules de poudre avec différentes tailles de particules sous irradiation laser. Les particules fines ont une grande surface spécifique, une efficacité d'absorption de la lumière élevée et une vitesse de fusion rapide, mais elles sont sujettes à la surchauffe et à l'ablation. La fusion de particules grossières nécessite un apport d’énergie plus élevé et la profondeur de fusion est plus grande. Une répartition inégale de la taille des particules entraînera des canaux de fusion instables et affectera la densité et la qualité de surface des pièces. Les paramètres du laser doivent être optimisés en fonction des caractéristiques de la poudre. Une densité d’énergie trop élevée provoquera un effet de trou de serrure, et une densité d’énergie trop faible entraînera un manque de fusion. La stratégie de balayage affecte également l'effet de fusion et l'espacement raisonnable du balayage doit correspondre à la taille des particules de poudre.
La relation entre la qualité de surface et la précision dimensionnelle
La taille des particules de poudre affecte directement la rugosité de surface des pièces imprimées. La poudre fine peut obtenir une surface plus délicate et la valeur Ra peut être contrôlée dans la plage de 5 à 10 μm. La surface imprimée avec de la poudre grossière est plus rugueuse et la valeur Ra est généralement comprise entre 15 et 25 μm. Pour les pièces ayant des exigences élevées en matière de qualité de surface, des poudres plus fines doivent être utilisées, ou usinées et polies après l'impression. Les caractéristiques de la poudre affecteront également la précision dimensionnelle des pièces. Une poudre avec une bonne fluidité peut garantir une épaisseur constante du revêtement en poudre et améliorer la précision de la direction Z. La densité apparente de la poudre affecte le retrait de densification après fusion, qui à son tour affecte la taille de la pièce.
Contrôle qualité de la poudre et gestion du recyclage
Le contrôle qualité de la poudre d'alliage de titane doit s'appliquer tout au long du processus d'approvisionnement, d'utilisation et de recyclage. Lors de l’achat d’une nouvelle poudre, vous devez obtenir un certificat matériau et un rapport d’analyse granulométrique pour confirmer qu’elle répond aux spécifications techniques. Un dépistage est nécessaire avant utilisation pour éliminer les agglomérats et les grosses impuretés. Pendant le processus d'impression, il est nécessaire de surveiller l'état de la poudre, de reconstituer régulièrement de la nouvelle poudre et de maintenir stable la taille des particules de poudre dans le pool de poudre. Lors du recyclage de la poudre, il est nécessaire de détecter régulièrement les changements dans la répartition granulométrique et de filtrer les poudres fines et les impuretés. La poudre doit être stockée dans une atmosphère sèche et inerte pour éviter l’absorption d’humidité et l’oxydation. Il est recommandé de contrôler le nombre de fois où la poudre est utilisée entre 5 et 8 fois. Les performances de la poudre seront considérablement réduites après plusieurs cycles.
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