Requisiti caratteristici delle dimensioni delle particelle della polvere di lega di titanio
La lega di titanio (Ti6Al4V) è uno dei materiali più utilizzati nella stampa di metalli SLM e le sue caratteristiche di polvere hanno un impatto decisivo sulla qualità di stampa. La distribuzione granulometrica ideale delle particelle di polvere di lega di titanio è compresa tra 15 e 45 μm, mostrando una forma di distribuzione normale. La polvere con una dimensione delle particelle troppo piccola (meno di 15 μm) ha scarsa fluidità ed è facile da agglomerare. Produce inoltre polvere volante durante il processo di distribuzione della polvere, compromettendo la qualità di stampa e la sicurezza operativa. Le polveri con particelle di dimensioni eccessivamente grandi (maggiori di 45 μm) non sono completamente fuse e sono soggette a difetti di non fusione. I valori D10, D50 e D90 della polvere devono essere controllati entro l'intervallo specificato e il valore D50 è preferibilmente compreso tra 25 e 35 μm. L'ampiezza della distribuzione granulometrica (intervallo) della polvere deve essere inferiore a 1,5. Una distribuzione troppo ampia porterà a un comportamento di fusione incoerente.
La relazione tra sfericità e fluidità della polvere
La sfericità della polvere è un indicatore chiave per valutare la qualità dei materiali SLM. La sfericità della polvere di lega di titanio di alta qualità dovrebbe essere superiore al 90%, che è vicina a una sfera perfetta. La polvere sferica ha una migliore fluidità e uniformità di distribuzione della polvere, garantendo uno spessore costante di ogni strato di polvere. Le particelle satelliti (piccole particelle attaccate alla superficie di particelle più grandi) riducono la scorrevolezza della polvere e devono essere controllate al minimo. Anche la rugosità della superficie della polvere influisce sulla fluidità e la superficie della polvere preparata con il metodo di atomizzazione al plasma accoppiato induttivamente (IGA) è più liscia. Il test di fluidità della polvere comprende il test della portata di Hall e il test dell'angolo di riposo. Il valore della portata deve essere inferiore a 25 s/50 g.
L'influenza della distribuzione delle dimensioni delle particelle sul comportamento di fusione
Esistono differenze nell'assorbanza e nella velocità di fusione delle particelle di polvere con diverse dimensioni delle particelle sotto irradiazione laser. Le particelle fini hanno un'ampia superficie specifica, un'elevata efficienza di assorbimento della luce e una rapida velocità di fusione, ma sono soggette a surriscaldamento e ablazione. La fusione delle particelle grossolane richiede un maggiore apporto di energia e la profondità di fusione è maggiore. Una distribuzione non uniforme delle dimensioni delle particelle porterà a canali di fusione instabili e influenzerà la densità e la qualità della superficie delle parti. I parametri del laser devono essere ottimizzati in base alle caratteristiche della polvere. Una densità di energia troppo alta causerà un effetto buco della serratura, mentre una densità di energia troppo bassa comporterà una mancanza di fusione. La strategia di scansione influisce anche sull'effetto di fusione e la spaziatura di scansione ragionevole deve corrispondere alla dimensione delle particelle di polvere.
La relazione tra qualità della superficie e precisione dimensionale
La dimensione delle particelle di polvere influisce direttamente sulla ruvidità superficiale delle parti stampate. La polvere fine può ottenere una superficie più delicata e il valore Ra può essere controllato nell'intervallo 5-10μm. La superficie stampata dalla polvere grossolana è più ruvida e il valore Ra è solitamente pari a 15-25μm. Per le parti con elevati requisiti di qualità superficiale, è necessario utilizzare polveri più fini oppure lavorare e lucidare dopo la stampa. Le caratteristiche della polvere influenzeranno anche la precisione dimensionale delle parti. La polvere con buona fluidità può garantire uno spessore uniforme del rivestimento in polvere e migliorare la precisione della direzione Z. La densità apparente della polvere influisce sul ritiro da densificazione dopo la fusione, che a sua volta influisce sulla dimensione della parte.
Controllo di qualità della polvere e gestione del riciclaggio
Il controllo di qualità della polvere di lega di titanio deve essere eseguito attraverso l'intero processo di approvvigionamento, utilizzo e riciclaggio. Quando si acquista una nuova polvere, è necessario ottenere un certificato del materiale e un rapporto di analisi delle dimensioni delle particelle per confermare che soddisfa le specifiche tecniche. È necessaria una vagliatura prima dell'uso per rimuovere agglomerati e impurità di grandi dimensioni. Durante il processo di stampa, è necessario monitorare lo stato della polvere, rifornire regolarmente la nuova polvere e mantenere stabile la dimensione delle particelle di polvere nel pool di polvere. Quando si ricicla la polvere, è necessario rilevare regolarmente i cambiamenti nella distribuzione delle dimensioni delle particelle ed eliminare la polvere fine e le impurità. La polvere deve essere conservata in un'atmosfera asciutta e inerte per evitare l'assorbimento di umidità e l'ossidazione. Si raccomanda di controllare il numero di volte in cui viene utilizzata la polvere entro 5-8 volte. Le prestazioni della polvere saranno significativamente ridotte dopo più cicli.
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