A principal influência da distribuição do tamanho das partículas do pó de liga de titânio na qualidade de impressão SLM

Requisitos característicos de tamanho de partícula do pó de liga de titânio

A liga de titânio (Ti6Al4V) é um dos materiais mais utilizados na impressão de metal SLM, e suas características de pó têm um impacto decisivo na qualidade de impressão. A distribuição ideal do tamanho das partículas do pó da liga de titânio está na faixa de 15-45 μm, mostrando uma forma de distribuição normal. Pó com tamanho de partícula muito pequeno (menos de 15 μm) tem baixa fluidez e é fácil de aglomerar. Também produz poeira voadora durante o processo de espalhamento do pó, afetando a qualidade de impressão e a segurança operacional. Pós com tamanhos de partículas excessivamente grandes (maiores que 45 μm) não são totalmente fundidos e são propensos a defeitos de não fusão. Os valores D10, D50 e D90 do pó precisam ser controlados dentro da faixa especificada, e o valor D50 é preferencialmente 25-35 μm. A largura de distribuição do tamanho das partículas (amplitude) do pó deve ser inferior a 1,5. Uma distribuição muito ampla levará a um comportamento de fusão inconsistente.

A relação entre esfericidade e fluidez do pó

A esfericidade do pó é um indicador chave para avaliar a qualidade dos materiais SLM. A esfericidade do pó de liga de titânio de alta qualidade deve ser superior a 90%, o que é próximo de uma esfera perfeita. O pó esférico possui melhor fluidez e uniformidade de espalhamento do pó, garantindo espessura consistente de cada camada de pó. Partículas satélites (pequenas partículas aderidas à superfície de partículas maiores) reduzem a fluidez do pó e devem ser controladas ao mínimo. A rugosidade da superfície do pó também afeta a fluidez, e a superfície do pó preparada pelo método de atomização por plasma indutivamente acoplado (IGA) é mais lisa. O teste de fluidez do pó inclui teste de taxa de fluxo Hall e teste de ângulo de repouso. O valor da taxa de fluxo deve ser inferior a 25s/50g.

A influência da distribuição do tamanho das partículas no comportamento de fusão

Existem diferenças na absorção e na velocidade de fusão de partículas de pó com diferentes tamanhos de partículas sob irradiação laser. Partículas finas têm uma grande área de superfície específica, alta eficiência de absorção de luz e rápida velocidade de fusão, mas são propensas a superaquecimento e ablação. A fusão de partículas grossas requer maior consumo de energia e a profundidade de fusão é maior. A distribuição desigual do tamanho das partículas levará a canais de fusão instáveis ​​e afetará a densidade e a qualidade da superfície das peças. Os parâmetros do laser precisam ser otimizados com base nas características do pó. Uma densidade de energia muito alta causará um efeito de buraco de fechadura, e uma densidade de energia muito baixa resultará em falta de fusão. A estratégia de varredura também afeta o efeito de fusão, e o espaçamento razoável de varredura precisa corresponder ao tamanho da partícula do pó.

A relação entre a qualidade da superfície e a precisão dimensional

O tamanho das partículas de pó afeta diretamente a rugosidade da superfície das peças impressas. O pó fino pode obter uma superfície mais delicada e o valor Ra pode ser controlado na faixa de 5-10μm. A superfície impressa pelo pó grosso é mais áspera e o valor Ra é geralmente de 15-25μm. Para peças com altos requisitos de qualidade superficial, pós mais finos precisam ser usados, ou usinados e polidos após a impressão. As características do pó também afetarão a precisão dimensional das peças. Pó com boa fluidez pode garantir espessura consistente do revestimento em pó e melhorar a precisão da direção Z. A densidade aparente do pó afeta a contração de densificação após a fusão, o que por sua vez afeta o tamanho da peça.

Controle de qualidade do pó e gerenciamento de reciclagem

O controle de qualidade do pó de liga de titânio precisa passar por todo o processo de aquisição, uso e reciclagem. Ao adquirir um novo pó, é necessário obter um certificado de material e um relatório de análise granulométrica para confirmar que atende às especificações técnicas. A triagem é necessária antes do uso para remover aglomerados e impurezas grandes. Durante o processo de impressão, é necessário monitorar o status do pó, reabastecer regularmente o novo pó e manter estável o tamanho das partículas do pó na piscina de pó. Ao reciclar pó, é necessário detectar regularmente alterações na distribuição do tamanho das partículas e filtrar pós finos e impurezas. O pó deve ser armazenado em atmosfera seca e inerte para evitar absorção de umidade e oxidação. Recomenda-se que o número de vezes que o pó é usado seja controlado dentro de 5 a 8 vezes. O desempenho do pó será significativamente reduzido após vários ciclos.