Fusión por haz de electrones(EBM)
Fusión selectiva por haz de electrones (EBSM) Principio
Similar a la sinterización selectiva por láser yFusión selectiva por láserEn el ámbito de los procesos de fusión selectiva por haz de electrones (EBSM), la tecnología de fabricación rápida 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 en el plano de distribución de polvo; luego, bajo control informático, el haz de electrones se funde selectivamente según la información del perfil de la sección transversal, y el polvo metálico se funde junto, se une a la parte formada debajo 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 de la computadora superior se transmite al yugo de deflexión después de 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. Después de más de diez años de investigación, se encontró 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 llevan a cabo en experimentos ortogonales. El tiempo de acción tiene la mayor influencia en la formación.
Ventajasdel EBSM
La tecnología de conformado directo de metales por haz de electrones utiliza haces de electrones de alta energía como fuente de calor. El conformado por escaneo se puede realizar sin inercia mecánica mediante la manipulación de la bobina de deflexión magnética, y el entorno de vacío del haz de electrones también puede evitar la oxidación del polvo metálico durante la sinterización o fusión en fase líquida. En comparación con el láser, el haz de electrones tiene las ventajas de una alta tasa de utilización de energía, gran profundidad de acción, alta tasa de absorción de material, estabilidad y bajos costos de operación y mantenimiento. Los beneficios de la tecnología EBM incluyen alta eficiencia de conformado, baja deformación de la pieza, ausencia de necesidad de soporte metálico durante el proceso de conformado, microestructura más densa, etc. 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, y la velocidad de rotación de este espejo es extremadamente alta cuando el láser escanea a altas velocidades. Cuando aumenta la potencia del láser, el galvanómetro requiere un sistema de refrigeración más complejo y su peso aumenta significativamente. Como resultado, al usar escaneo de mayor potencia, la velocidad de escaneo del láser se verá limitada. Al escanear un amplio rango de formación, cambiar la distancia focal del láser también resulta difícil. La desviación y el enfoque del haz de electrones se logran mediante un campo magnético. La longitud de desviación y enfoque del haz de electrones se puede controlar de forma rápida y precisa modificando la intensidad y la dirección de la señal eléctrica. El sistema de enfoque y desviación 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 todo el espacio de formación y recubre la superficie de cualquier objeto en contacto con la 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.
Lásermetal Declaración(LMD)
La deposición láser de metal (LMD) fue propuesta por primera vez por el Laboratorio Nacional Sandia en Estados Unidos en la década de 1990 y posteriormente se desarrolló en diversas partes del mundo. Dado que muchas universidades e instituciones realizan investigaciones de forma independiente, esta tecnología recibe varios nombres, aunque no todos coinciden, pero sus principios son básicamente los mismos. Durante el proceso de moldeo, el polvo se deposita en el plano de trabajo a través de la boquilla, y el haz láser también incide en este punto. Al coincidir los puntos de acción del polvo y la luz, se obtiene la estructura de revestimiento apilada que se desplaza 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, si bien se pueden obtener entidades metálicas densas unidas metalúrgicamente, su precisión dimensional y acabado superficial no son muy buenos, y se requiere un 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 de fusión, etc., que tienen un gran impacto en la tasa de dilución, el agrietamiento, la rugosidad superficial y la compacidad de las piezas revestidas. Al mismo tiempo, cada parámetro también afecta a los demás, lo que lo convierte en un proceso muy complejo. Se deben adoptar métodos de control apropiados para controlar los diversos factores influyentes dentro del rango admisible del proceso de revestimiento.
DirectoLáser de metal Senterraring(DMLS)
Por lo general, existen dos métodos paraSLSPara la fabricación de piezas metálicas, existen dos métodos: el indirecto, es decir, la sinterización selectiva por láser (SLS) de polvo metálico recubierto de polímero; y el directo, la sinterización láser directa de metal (DMLS). Desde que se inició la investigación sobre la sinterización láser directa de polvo metálico en la Universidad de Chatofci en Lovaina en 1991, la sinterización directa de polvo metálico para formar piezas tridimensionales mediante el proceso SLS se ha convertido en uno de los objetivos principales del prototipado rápido. En comparación con la tecnología SLS indirecta, la principal ventaja del proceso DMLS radica 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 se basa fundamentalmente en el mismo principio. Sin embargo, resulta difícil formar piezas metálicas con formas complejas con precisión 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 superficie del metal fundido se transforma en una superficie esférica bajo la tensión interfacial entre el metal líquido y el medio circundante, con el fin de lograr que el sistema formado por la superficie del metal fundido y la superficie del medio circundante presente una energía libre mínima. La esferoidización impide que el polvo metálico se solidifique tras la fusión para formar un baño de fusión continuo y liso, lo que da lugar a piezas sueltas y porosas, provocando fallos en el 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 proceso DMLS de polvo metálico monocomponente presenta defectos evidentes y, a menudo, requiere un tratamiento posterior, lo que no se corresponde con el verdadero concepto de "sinterización directa".
Para superar el fenómeno de esferoidización de polvos metálicos monocomponentes en la síntesis DMLS y los defectos resultantes, como la deformación por sinterización y la baja densidad, se suele emplear polvos metálicos multicomponentes con diferentes puntos de fusión o polvos de prealeación. El sistema de polvos metálicos multicomponentes generalmente se compone de metales de alto y bajo punto de fusión, además de algunos elementos añadidos. El polvo metálico de alto punto de fusión actúa como núcleo sólido en la síntesis DMLS. El polvo metálico de bajo punto de fusión se utiliza como aglutinante, fundiéndose en la síntesis DMLS para formar una fase líquida. Esta fase líquida recubre, humedece y une las partículas metálicas de la fase sólida, logrando así la densificación por sinterización.
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Colaboradora: Sammi
