le blog À propos Les points forts de l'étude soulignent le rôle du gaz inerte dans la qualité de la fabrication additive

Dans le monde microscopique de la fabrication additive, les particules de poudre métallique exécutent une danse complexe sous la direction précise de faisceaux laser,progressivement se construisent pour former des structures tridimensionnelles exquisesCependant, les gaz atmosphériques comme l'oxygène et le dioxyde de carbone se cachent comme des intrus indésirables, capables de perturber ce délicat ballet et de compromettre les performances des composants métalliques finaux.Pour assurer la pureté et la stabilité du processus de fabrication des additifsLa technologie de production d'atmosphère inerte est devenue une garantie essentielle pour la production de pièces métalliques.

Une atmosphère inerte, comme son nom l'indique, fait référence à un environnement gazeux chimiquement inactif.Dans la fabrication additive, en particulier dans les procédés de fusion en poudre, cette atmosphère protectrice joue un rôle essentiel.À des températures élevées, les poudres métalliques réagissent facilement avec les gaz atmosphériques réactifs (y compris l'oxygène, l'azote, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau), ce qui entraîne plusieurs effets néfastes:

• Oxydation et nitridation:Les réactions de surface forment des oxydes ou des nitrides qui modifient la composition chimique et la microstructure du matériau, dégradant les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la résistance à la fatigue.
• Formation des pores:Les sous-produits de la réaction peuvent être piégés dans le bassin de fusion, créant des vides qui réduisent la densité des pièces et l'intégrité structurelle.
• Instabilité de la piscine de fusion:Les gaz réactifs affectent la tension de surface et la dynamique des fluides dans la piscine de fusion, compromettant la précision géométrique et la qualité de la surface.
• Épuisement des éléments:Les éléments d'alliage volatils (tels que l'aluminium et le magnésium) peuvent s'évaporer à des températures élevées, provoquant des écarts de composition par rapport aux spécifications de conception.

Par conséquent, la mise en place d'une atmosphère inerte isolant les gaz réactifs devient impérative pour assurer la qualité et les performances des composants fabriqués par additifs.

Les deux principaux gaz inertes utilisés dans la fabrication additive sont l'argon (Ar) et l'azote (N2).

• Argon:En tant que gaz noble monoatomique avec une stabilité chimique exceptionnelle, l'argon participe rarement à des réactions chimiques.Il offre une large disponibilité à un coût relativement faible.. These characteristics make argon the preferred choice for most additive manufacturing applications—particularly for reactive metals like titanium and aluminum where oxidation and nitridation prevention is paramount.
• L'azote:Bien que l'azote ait des propriétés inertes, sa réactivité est supérieure à celle de l'argon.L'utilisation d'azote est généralement limitée aux matériaux tolérants à l'oxygène comme les aciers inoxydablesLe principal avantage de l'azote réside dans son coût inférieur à celui de l'argon, mais cela nécessite un contrôle plus strict du procédé pour empêcher la formation de nitrures.

Les systèmes de fabrication additive de Renishaw utilisent une technologie spécialisée de génération d'atmosphère inerte pour assurer la pureté et la stabilité du processus.

1. Préconditionnement sous vide:Le système évacue d'abord l'air et l'humidité de la chambre de construction à l'aide de pompes à vide, ce qui réduit considérablement les concentrations d'oxygène et de vapeur d'eau.Cette étape essentielle élimine les contaminants adhérant à la poudre et aux surfaces de l'équipement, préparant la chambre à l'introduction de gaz inertes.
2. Purification par l' argon.Après traitement sous vide, de l'argon de haute pureté inonde la chambre jusqu'à atteindre des niveaux de pression spécifiés.des quantités importantes d'argon sont nécessaires pour une purge complèteL'argon de haute pureté déplace efficacement l'air résiduel pour établir l'environnement inerte.
3. Maintenance de l'atmosphèreTout au long du processus de fabrication, une surveillance continue de l'oxygène informe les injections supplémentaires d'argon pour maintenir la pureté de l'atmosphère.atteignant un niveau inférieur à 100 ppm (0Ce contrôle précis empêche la contamination métallique pendant la fabrication.
4. Consommation de gaz optimisée:Le système AM250 fonctionne avec des débits de gaz inférieurs à 30 L/h, en maintenant des coûts d'exploitation compétitifs malgré l'utilisation d'argon.Cette efficacité économique permet l'adoption universelle de l'argon dans tous les matériaux, éliminant les compromis liés à la substitution de l'azote tout en assurant une qualité constante des pièces.

La purge à vide de l'argon de Renishaw présente des avantages évidents par rapport aux méthodes classiques de déplacement des gaz: le préconditionnement sous vide permet une élimination plus approfondie de l'air et de l'humidité.permettant l'établissement plus rapide d'atmosphères inertes de haute puretéDes études comparatives montrent que la purge de l'argon assistée par vide permet d'atteindre les niveaux d'oxygène cibles nettement plus rapidement que les techniques de rinçage direct de l'azote ou de l'argon.réduire le temps de préparation et améliorer l'efficacité de la productionEn outre, le préconditionnement sous vide contribue à réduire la consommation de gaz, ce qui réduit encore les coûts opérationnels.

Une gestion efficace de l'atmosphère inerte va au-delà du simple remplissage de gaz, nécessitant une régulation précise de plusieurs paramètres pour assurer la stabilité du processus et la qualité des pièces:

• Contenu en oxygène:La métrique de pureté primaire varie selon le matériau, les métaux réactifs nécessitant des contrôles plus stricts.Des capteurs d'oxygène de haute précision permettent de surveiller en temps réel et d'ajuster le débit pour maintenir les plages cibles.
• L'humidité:L'humidité de la chambre est généralement contrôlée par des déshydrants ou des systèmes de séchage au gaz.
• Taux de débit de gaz:En affectant à la fois l'efficacité de l'échange de gaz et la distribution thermique, un débit excessif peut perturber les lits de poudre tandis qu'un débit insuffisant ne permet pas d'éliminer les contaminants.Les taux optimaux dépendent de la géométrie de la chambre et des caractéristiques du matériau.
• Pression du gaz:La pression de la chambre influe sur la stabilité du procédé ̇ des pressions excessives risquent de endommager l'équipement tandis que des pressions insuffisantes peuvent affecter la dynamique des bassins de fusion.

À mesure que la fabrication additive progresse, la technologie de l'atmosphère inerte doit évoluer pour répondre à des exigences de plus en plus strictes.

• Pureté améliorée:La demande de matériaux à haute performance conduira au développement de gaz à très haute pureté avec des niveaux de contaminants réduits au minimum.
• Contrôle de précision:Des réseaux de capteurs et des algorithmes de contrôle avancés permettront une régulation plus stricte des paramètres atmosphériques.
• Réduction des coûts:Les nouvelles méthodes de production et de recyclage de gaz amélioreront l'économie des procédés.
• Systèmes intelligents:L'intégration de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique permettra d'optimiser la gestion de l'atmosphère pour améliorer l'efficacité et la qualité.

La production d'atmosphère inerte est une technologie indispensable dans la fabrication additive de métaux.ce facilitateur de processus essentiel permettra de soutenir l'expansion des applications dans tous les secteurs industriels.