粉末床電子束熔融金屬3D打印,鈦粉可重復使用30次!零件孔隙率變化不大(轉)

閱讀次數:268     發布時間:2021-01-09

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2021年1月9日,南極熊獲悉,在華盛頓大學的一個研究小組最近發表的一項研究中,利用X射線微型計算機斷層掃描(CT),對Ti6Al4V的粉末床熔融-電子束熔化(PBF-EB)增材制造產生的孔隙率進行了一系列30次構建周期(包括約480小時的累積構建時間)的表征。研究表明,增材制造粉末可以重復使用多達30次,而孔隙率沒有顯著增加。

在追求金屬增材制造(AM)工業化的過程中,粉末重復使用已經成為一個核心問題。此外,孔隙率對金屬部件可靠性和金屬的損傷容忍度是一個關鍵問題。然而,粉末重復使用對金屬孔隙率的貢獻不太得到人們的關注。

孔隙來源于氣體霧化粉末的孔隙,以及由熔池不完全融合引起的孔隙。雖然隨著粉末的重復使用,孔隙大小分布略有減少,但總體平均體積孔隙率為0.10±0.02%,且隨著重復使用的增加,孔隙率沒有明顯變化。

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此外,研究還發現孔徑與球形度之間存在反比關系,大孔徑構成更大的有效應力集中。而最大的孔隙密度位于等高線與熔體梁之間的過渡處,約0.5-1.0mm的表面附近的零件,最大的孔隙位于內部孵化區域。

 

因此,盡管顆粒逐漸變形,氧化程度增加,但在Ti6Al4V的PBF-EB 增材制造中,隨著粉末的重復使用,金屬孔隙率沒有明顯的變化。雖然根據具體的應用,對粉末質量和孔隙率的具體要求有很大的不同,醫療和航空航天應用往往執行非常嚴格的規定,但事實上,關于粉末重復使用后的質量的文獻仍然不是那么多,而且總體上認為不能重熔和重復使用多次,有時顯得很教條,而不是基于已證實的事實。

 

隨著增材制造行業向規?;a過渡,重復使用增材制造粉末,特別是PBF工藝所需的高球形粉末,將是降低整體零件成本的關鍵因素之一。

 

Powder reuse and its contribution to porosity in additive manufacturing of Ti6Al4V 論文鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2589152920304087

 

本文轉自 南極熊3D打印


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