Sự nóng chảy của chùm tia điện tử(EBM)
Nung chảy chọn lọc chùm tia điện tử (EBSM) Nguyên tắc
Tương tự như thiêu kết chọn lọc bằng laser vàLàm tan chảy bằng laser có chọn lọcCông nghệ nấu chảy chọn lọc chùm tia điện tử (EBSM) là công nghệ sản xuất nhanh sử dụng chùm tia điện tử năng lượng cao và tốc độ cao để bắn phá chọn lọc bột kim loại, qua đó làm nóng chảy và tạo thành vật liệu dạng bột.
Quá trình EBSM công nghệ như sau: đầu tiên, rải một lớp bột trên mặt phẳng rải bột; sau đó, dưới sự điều khiển của máy tính, chùm tia điện tử được làm nóng chảy có chọn lọc theo thông tin của mặt cắt ngang và bột kim loại được làm nóng chảy cùng nhau, liên kết với phần đã tạo hình bên dưới và xếp chồng từng lớp cho đến khi toàn bộ phần được làm nóng chảy hoàn toàn; Cuối cùng, bột thừa được loại bỏ để tạo ra sản phẩm ba chiều mong muốn. Tín hiệu quét thời gian thực của máy tính phía trên được truyền đến cần lệch sau khi chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự và khuếch đại công suất, và chùm tia điện tử bị lệch dưới tác động của từ trường do điện áp lệch tương ứng tạo ra để đạt được sự nóng chảy có chọn lọc. Sau hơn mười năm nghiên cứu, người ta thấy rằng một số thông số quy trình như dòng điện chùm tia điện tử, dòng điện hội tụ, thời gian tác động, độ dày bột, điện áp tăng tốc và chế độ quét được thực hiện trong các thí nghiệm trực giao. Thời gian tác động có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình tạo hình.
Thuận lợicủa EBSM
Công nghệ tạo hình kim loại trực tiếp bằng chùm tia điện tử sử dụng chùm tia điện tử năng lượng cao làm nguồn nhiệt xử lý. Quá trình tạo hình quét có thể được thực hiện mà không có quán tính cơ học bằng cách thao tác cuộn lệch từ và môi trường chân không của chùm tia điện tử cũng có thể ngăn bột kim loại bị oxy hóa trong quá trình thiêu kết hoặc nóng chảy pha lỏng. So với tia laser, chùm tia điện tử có ưu điểm là tỷ lệ sử dụng năng lượng cao, độ sâu tác động lớn, tỷ lệ hấp thụ vật liệu cao, độ ổn định và chi phí vận hành và bảo trì thấp. Những lợi ích của công nghệ EBM bao gồm hiệu quả tạo hình cao, biến dạng chi tiết thấp, không cần hỗ trợ kim loại trong quá trình tạo hình, cấu trúc vi mô dày đặc hơn, v.v. Độ lệch của chùm tia điện tử và điều khiển tiêu điểm nhanh hơn và nhạy hơn. Độ lệch của tia laser đòi hỏi phải sử dụng gương rung và tốc độ quay của gương rung cực kỳ nhanh khi tia laser quét ở tốc độ cao. Khi công suất tia laser tăng lên, máy đo điện yêu cầu hệ thống làm mát phức tạp hơn và trọng lượng của nó tăng đáng kể. Do đó, khi sử dụng chức năng quét công suất cao hơn, tốc độ quét của tia laser sẽ bị hạn chế. Khi quét một phạm vi tạo hình lớn, việc thay đổi tiêu cự của tia laser cũng khó khăn. Độ lệch và hội tụ của chùm tia điện tử được thực hiện bằng từ trường. Độ lệch và hội tụ của chùm tia điện tử có thể được kiểm soát nhanh chóng và nhạy bén bằng cách thay đổi cường độ và hướng của tín hiệu điện. Hệ thống hội tụ độ lệch của chùm tia điện tử sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự bay hơi kim loại. Khi làm nóng chảy kim loại bằng tia laser và chùm tia điện tử, hơi kim loại sẽ khuếch tán khắp không gian tạo hình và phủ lên bề mặt của bất kỳ vật thể nào tiếp xúc với màng kim loại. Độ lệch và hội tụ của chùm tia điện tử đều được thực hiện trong từ trường, do đó chúng sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự bay hơi kim loại; các thiết bị quang học như máy đo điện laser dễ bị ô nhiễm do sự bay hơi.
Laser Tôitalc Sự lắng đọng(LMD)
Laser Metal Deposition (LMD) lần đầu tiên được Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia tại Hoa Kỳ đề xuất vào những năm 1990, sau đó được phát triển liên tiếp ở nhiều nơi trên thế giới. Vì nhiều trường đại học và tổ chức tiến hành nghiên cứu độc lập nên công nghệ này có nhiều tên gọi, mặc dù tên gọi không giống nhau nhưng nguyên lý cơ bản là giống nhau. Trong quá trình đúc, bột được tập hợp trên mặt phẳng làm việc thông qua vòi phun và chùm tia laser cũng được tập hợp đến điểm này, điểm tác động của bột và ánh sáng trùng nhau và thực thể phủ xếp chồng được thu được bằng cách di chuyển qua bàn làm việc hoặc vòi phun.
Công nghệ LENS sử dụng laser loại kilowatt. Do điểm hội tụ laser lớn, thường lớn hơn 1mm, mặc dù có thể thu được các thực thể kim loại dày đặc liên kết luyện kim, nhưng độ chính xác về kích thước và độ hoàn thiện bề mặt của chúng không tốt lắm và cần phải gia công thêm trước khi sử dụng. Phủ laser là một quá trình luyện kim vật lý và hóa học phức tạp, và các thông số của quá trình phủ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của các bộ phận được phủ. Các thông số quy trình trong phủ laser chủ yếu bao gồm công suất laser, đường kính điểm, lượng lệch tiêu điểm, tốc độ nạp bột, tốc độ quét, nhiệt độ vũng nóng chảy, v.v., có tác động lớn đến tốc độ pha loãng, vết nứt, độ nhám bề mặt và độ chặt của các bộ phận phủ. Đồng thời, mỗi thông số cũng ảnh hưởng lẫn nhau, đây là một quá trình rất phức tạp. Phải áp dụng các phương pháp kiểm soát thích hợp để kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng khác nhau trong phạm vi cho phép của quá trình phủ.
Trực tiếpLaser kim loại Schôn cấtđang(DMLS)
Thông thường có hai phương pháp đểSLSđể chế tạo các bộ phận kim loại, một là phương pháp gián tiếp, tức là SLS bột kim loại phủ polyme; phương pháp còn lại là phương pháp trực tiếp, tức là Thiêu kết Laser Kim loại Trực tiếp (DMLS). Kể từ khi nghiên cứu về thiêu kết laser trực tiếp bột kim loại được tiến hành tại Đại học Chatofci ở Leuvne vào năm 1991, thiêu kết trực tiếp bột kim loại để tạo thành các bộ phận ba chiều bằng quy trình SLS là một trong những mục tiêu cuối cùng của tạo mẫu nhanh. So với công nghệ SLS gián tiếp, ưu điểm chính của quy trình DMLS là loại bỏ các bước quy trình tiền xử lý và hậu xử lý tốn kém và mất thời gian.
Đặc trưng của DMLS
Là một nhánh của công nghệ SLS, công nghệ DMLS về cơ bản có cùng nguyên lý. Tuy nhiên, công nghệ DMLS khó có thể tạo hình chính xác các chi tiết kim loại có hình dạng phức tạp. Cuối cùng, nguyên nhân chủ yếu là do hiệu ứng “cầu hóa” và biến dạng thiêu kết của bột kim loại trong DMLS. Cầu hóa là hiện tượng hình dạng bề mặt của chất lỏng kim loại nóng chảy chuyển thành bề mặt hình cầu dưới sức căng giao diện giữa kim loại lỏng và môi trường xung quanh để tạo thành hệ thống bao gồm bề mặt chất lỏng kim loại nóng chảy và bề mặt môi trường xung quanh có năng lượng tự do tối thiểu. Cầu hóa sẽ khiến bột kim loại không thể đông đặc sau khi nóng chảy để tạo thành vũng nóng chảy liên tục và mịn, do đó các chi tiết được tạo thành bị lỏng và xốp, dẫn đến hỏng khuôn. Do độ nhớt tương đối cao của bột kim loại một thành phần trong giai đoạn thiêu kết pha lỏng, hiệu ứng “cầu hóa” đặc biệt nghiêm trọng và đường kính hình cầu thường lớn hơn đường kính của các hạt bột, dẫn đến số lượng lớn lỗ rỗng trong các chi tiết được thiêu kết. Do đó, DMLS của bột kim loại một thành phần có khuyết tật rõ ràng trong quá trình chế tạo và thường cần phải xử lý tiếp theo chứ không phải là ý nghĩa thực sự của “thiêu kết trực tiếp”.
Để khắc phục hiện tượng “hình cầu hóa” của bột kim loại một thành phần DMLS và các khuyết tật quy trình phát sinh như biến dạng thiêu kết và mật độ lỏng lẻo, nhìn chung có thể đạt được bằng cách sử dụng bột kim loại nhiều thành phần có điểm nóng chảy khác nhau hoặc sử dụng bột hợp kim trước. Hệ thống bột kim loại nhiều thành phần thường bao gồm các kim loại có điểm nóng chảy cao, kim loại có điểm nóng chảy thấp và một số nguyên tố bổ sung. Bột kim loại có điểm nóng chảy cao làm kim loại khung có thể giữ lại lõi rắn của nó trong DMLS. Bột kim loại có điểm nóng chảy thấp được sử dụng làm kim loại chất kết dính, được nấu chảy trong DMLS để tạo thành pha lỏng và pha lỏng thu được phủ, làm ướt và liên kết các hạt kim loại pha rắn để đạt được độ đặc thiêu kết.
Là một công ty hàng đầu tại Trung QuốcDịch vụ in 3Dngành công nghiệp,JSADD3D sẽ không quên mục đích ban đầu, tăng cường đầu tư, đổi mới và phát triển thêm nhiều công nghệ hơn, tin rằng sẽ mang đến trải nghiệm in 3D mới cho công chúng.
Người đóng góp: Sammi
