Fusión por haz de electrones(MBE)
Fusión selectiva por haz de electrones (EBSM) Principio
Similar a la sinterización selectiva por láser yFusión selectiva por láserLa tecnología de fusión selectiva por haz de electrones (EBSM) es una tecnología de fabricación rápida que utiliza haces de electrones de alta energía y alta velocidad para bombardear selectivamente polvo metálico, fundiendo y formando así materiales en polvo.
El proceso de EBSM La tecnología es la siguiente: primero, se extiende una capa de polvo sobre la superficie de dispersión; luego, bajo control computacional, el haz de electrones se funde selectivamente según la información del perfil de la sección transversal. El polvo metálico se funde, se une a la pieza conformada inferior y se apila capa por capa hasta que toda la pieza se funde por completo. Finalmente, se elimina el exceso de polvo para obtener el producto tridimensional deseado. La señal de escaneo en tiempo real del computador superior se transmite al yugo de deflexión tras la conversión digital-analógica y la amplificación de potencia, y el haz de electrones se desvía bajo la acción del campo magnético generado por el voltaje de deflexión correspondiente para lograr la fusión selectiva. Tras más de diez años de investigación, se ha descubierto que algunos parámetros del proceso, como la corriente del haz de electrones, la corriente de enfoque, el tiempo de acción, el espesor del polvo, el voltaje de aceleración y el modo de escaneo, se realizan en experimentos ortogonales. El tiempo de acción es el que tiene mayor influencia en el conformado.
Ventajasde EBSM
La tecnología de conformado directo de metales por haz de electrones utiliza haces de electrones de alta energía como fuente de calor de procesamiento. El conformado por barrido se puede realizar sin inercia mecánica manipulando la bobina de deflexión magnética. Además, el entorno de vacío del haz de electrones previene la oxidación del polvo metálico durante la sinterización o fusión en fase líquida. En comparación con el láser, el haz de electrones ofrece ventajas como una alta tasa de utilización de energía, una gran profundidad de acción, una alta tasa de absorción de material, estabilidad y bajos costos de operación y mantenimiento. Las ventajas de la tecnología EBM incluyen una alta eficiencia de conformado, una baja deformación de la pieza, la ausencia de soporte metálico durante el proceso de conformado y una microestructura más densa, entre otras. El control de la deflexión y el enfoque del haz de electrones es más rápido y sensible. La deflexión del láser requiere el uso de un espejo vibratorio, cuya velocidad de rotación es extremadamente alta cuando el láser escanea a alta velocidad. Al aumentar la potencia del láser, el galvanómetro requiere un sistema de refrigeración más complejo y su peso aumenta significativamente. En consecuencia, al utilizar un barrido de mayor potencia, la velocidad de escaneo del láser se ve limitada. Al escanear un amplio rango de conformado, modificar la distancia focal del láser también resulta difícil. La desviación y el enfoque del haz de electrones se logran mediante un campo magnético. La desviación y el enfoque del haz de electrones se pueden controlar con rapidez y precisión modificando la intensidad y la dirección de la señal eléctrica. El sistema de desviación y enfoque del haz de electrones no se ve afectado por la evaporación del metal. Al fundir metal con láseres y haces de electrones, el vapor metálico se difunde por el espacio de conformado y recubre la superficie de cualquier objeto en contacto con una película metálica. La desviación y el enfoque de los haces de electrones se realizan en un campo magnético, por lo que no se ven afectados por la evaporación del metal; los dispositivos ópticos, como los galvanómetros láser, se contaminan fácilmente por la evaporación.
Láser Metal Declaración(LMD)
La deposición de metales por láser (LMD) fue propuesta por primera vez por el Laboratorio Nacional Sandia de Estados Unidos en la década de 1990 y posteriormente se desarrolló en diversas partes del mundo. Dado que numerosas universidades e instituciones realizan investigaciones de forma independiente, esta tecnología tiene diversos nombres, aunque sus principios son básicamente los mismos. Durante el proceso de moldeo, el polvo se concentra en la superficie de trabajo a través de la boquilla, y el haz láser también se concentra en este punto. Los puntos de acción del polvo y la luz coinciden, y el revestimiento apilado se obtiene al moverse a través de la mesa de trabajo o la boquilla.
Tecnología LENS Utiliza láseres de clase kilovatio. Debido al gran punto focal del láser, generalmente superior a 1 mm, aunque se pueden obtener entidades metálicas densas unidas metalúrgicamente, su precisión dimensional y acabado superficial no son muy buenos, y se requiere mecanizado adicional antes de su uso. El revestimiento láser es un proceso metalúrgico físico-químico complejo, y los parámetros del proceso de revestimiento tienen una gran influencia en la calidad de las piezas revestidas. Los parámetros del proceso en el revestimiento láser incluyen principalmente la potencia del láser, el diámetro del punto, la cantidad de desenfoque, la velocidad de alimentación del polvo, la velocidad de escaneo, la temperatura del baño fundido, etc., que tienen un gran impacto en la tasa de dilución, la formación de grietas, la rugosidad superficial y la compacidad de las piezas revestidas. Al mismo tiempo, cada parámetro también se afecta entre sí, lo que constituye un proceso muy complejo. Se deben adoptar métodos de control adecuados para controlar los diversos factores de influencia dentro del rango admisible del proceso de revestimiento.
DirectoLáser de metal Senterraren(DMLS)
Generalmente hay dos métodos paraSLSPara fabricar piezas metálicas, se utilizan dos métodos: el indirecto (SLS) de polvo metálico recubierto de polímero; y el directo (DMLS). Desde que la investigación sobre sinterización láser directa de polvo metálico se llevó a cabo en la Universidad Chatofci de Lovaina en 1991, la sinterización directa de polvo metálico para formar piezas tridimensionales mediante el proceso SLS es uno de los objetivos principales del prototipado rápido. En comparación con la tecnología SLS indirecta, la principal ventaja del proceso DMLS reside en la eliminación de los costosos y laboriosos pasos de pretratamiento y postratamiento.
Características de DMLS
Como rama de la tecnología SLS, la tecnología DMLS sigue básicamente el mismo principio. Sin embargo, resulta difícil conformar con precisión piezas metálicas con formas complejas mediante la tecnología DMLS. En última instancia, esto se debe principalmente al efecto de esferoidización y a la deformación por sinterización del polvo metálico en DMLS. La esferoidización es un fenómeno en el que la forma de la superficie del metal líquido fundido se transforma en una superficie esférica bajo la tensión interfacial entre el metal líquido y el medio circundante, creando un sistema compuesto por la superficie del metal líquido fundido y la superficie del medio circundante con mínima energía libre. La esferoidización impide que el polvo metálico se solidifique tras la fusión para formar un baño de fusión continuo y liso, por lo que las piezas conformadas quedan sueltas y porosas, lo que provoca fallos de moldeo. Debido a la viscosidad relativamente alta del polvo metálico monocomponente en la etapa de sinterización en fase líquida, el efecto de esferoidización es particularmente grave, y el diámetro esférico suele ser mayor que el diámetro de las partículas de polvo, lo que genera una gran cantidad de poros en las piezas sinterizadas. Por lo tanto, el DMLS del polvo metálico de un solo componente tiene defectos de proceso obvios y a menudo requiere un tratamiento posterior, no el sentido real de “sinterización directa”.
Para superar el fenómeno de "esferoidización" del DMLS de polvo metálico monocomponente y los defectos de proceso resultantes, como la deformación por sinterización y la pérdida de densidad, generalmente se puede lograr mediante el uso de polvos metálicos multicomponente con diferentes puntos de fusión o polvos de prealeación. El sistema de polvo metálico multicomponente generalmente se compone de metales de alto punto de fusión, metales de bajo punto de fusión y algunos elementos añadidos. El polvo metálico de alto punto de fusión, como metal de esqueleto, puede retener su núcleo sólido en el DMLS. El polvo metálico de bajo punto de fusión se utiliza como metal aglutinante, que se funde en el DMLS para formar una fase líquida, y la fase líquida resultante recubre, humedece y une las partículas metálicas de la fase sólida para lograr la densificación por sinterización.
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Colaborador: Sammi
