Блог около Основные моменты исследования: роль инертного газа в качестве качества аддитивного производства

В микроскопическом мире аддитивного производства частицы металлического порошка исполняют сложный танец под точным руководством лазерных лучей,постепенно формируют изысканные трехмерные структурыТем не менее, атмосферные газы, такие как кислород и углекислый газ, скрываются как нежелательные злоумышленники, способные нарушить этот тонкий балет и поставить под угрозу работу конечных металлических компонентов.Для обеспечения чистоты и стабильности процесса производства добавокТехнология генерации инертной атмосферы стала важнейшей гарантией для производства металлических деталей.

Инертная атмосфера, как следует из названия, относится к химически неактивной газовой среде.В аддитивном производстве, особенно в процессах расплавления порошковых ложек, эта защитная атмосфера играет решающую роль.При повышенной температуре металлические порошки легко реагируют с реакционными атмосферными газами (включая кислород, азот, углекислый газ и водяной пар), что приводит к нескольким вредным эффектам:

• Окисление и нитрирование:Поверхностные реакции образуют оксиды или нитриды, которые изменяют химический состав и микроструктуру материала, ухудшают механические свойства, устойчивость к коррозии и устойчивость к усталости.
• Образование пористости:Побочные продукты реакции могут попасть в ловушку в бассейне плавления, создавая пустоты, которые уменьшают плотность деталей и структурную целостность.
• Нестабильность плавильного бассейна:Реактивные газы влияют на поверхностное напряжение и динамику жидкости внутри бассейна плавления, что ставит под угрозу геометрическую точность и качество поверхности.
• Утрата элементов:Летучие сплавные элементы (такие как алюминий и магний) могут испаряться при высоких температурах, вызывая отклонения в составе от спецификаций конструкции.

Следовательно, создание инертной атмосферы, изолирующей реактивные газы, становится обязательным для обеспечения качества и производительности компонентов, изготовленных с помощью аддитивного производства.

Двумя основными инертными газами, используемыми в аддитивном производстве, являются аргон (Ar) и азот (N2).

• Аргон:Как моноатомный благородный газ с исключительной химической стабильностью, аргон редко участвует в химических реакциях.предлагает широкую доступность при относительно низкой стоимости. 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.
• Азот:Хотя азот обладает некоторыми инертными свойствами, его реактивность превышает реакцию аргона.Использование азота обычно ограничивается кислородостойкими материалами, такими как нержавеющая стальОсновное преимущество азота заключается в его более низкой стоимости по сравнению с аргоном, хотя это требует более строгого контроля процесса для предотвращения образования нитридов.

Системы аддитивного производства Renishaw используют специализированную технологию генерации инертной атмосферы для обеспечения чистоты и стабильности процесса.

1. Вакуумная предварительная кондиция:Система сначала эвакуирует воздух и влагу из строительной камеры с помощью вакуумных насосов, значительно снижая концентрацию кислорода и водяного пара.Этот важный шаг удаляет загрязнители, прилипающие к порошку и поверхности оборудования, подготовка камеры для введения инертного газа.
2. Аргонная чистка:После вакуумной обработки высокочистый аргон заливает камеру до достижения установленного уровня давления.Для полной очистки требуется значительное количество аргона.Аргон высокой чистоты эффективно вытесняет остаточный воздух для создания инертной среды.
3. Поддержание атмосферы:На протяжении всего процесса производства непрерывный мониторинг кислорода информирует о дополнительных инъекциях аргона для поддержания чистоты атмосферы.достижение до 100 ppm (0Этот точный контроль предотвращает металлическое загрязнение во время изготовления.
4. Оптимизированное потребление газа:Система AM250 работает с расходом газа ниже 30 л/ч, сохраняя конкурентоспособные эксплуатационные затраты, несмотря на использование аргона.Эта экономическая эффективность позволяет универсально использовать аргон во всех материалах, устраняя компромиссы, связанные с заменой азота, обеспечивая при этом постоянное качество деталей.

Вакуумная очистка аргона от Renishaw демонстрирует явные преимущества по сравнению с обычными методами перемещения газа.позволяет быстрее создавать инертную атмосферу высокой чистотыСравнительные исследования показывают, что вакуумная очистка аргона достигает целевого уровня кислорода значительно быстрее, чем прямые методы очистки азота или аргона.сокращение времени подготовки и повышение эффективности производстваКроме того, вакуумная предварительная кондиционирование способствует снижению потребления газа, что еще больше снижает эксплуатационные расходы.

Эффективное управление инертной атмосферой выходит за рамки простого заполнения газом, требуя точного регулирования нескольких параметров для обеспечения стабильности процесса и качества деталей:

• Содержание кислорода:Первичный показатель чистоты варьируется в зависимости от материала, а реактивные металлы требуют более строгого контроля.Высокоточные кислородные датчики позволяют отслеживать и регулировать поток в режиме реального времени для поддержания диапазона целей.
• Влажность:Влажность камеры обычно контролируется с помощью осушителей или газовых систем сушки.
• Скорость потока газа:Избыточный поток может нарушить порошковые слои, а недостаточный поток не удаляет загрязняющие вещества, влияя как на эффективность газообмена, так и на тепловое распределение.Оптимальные показатели зависят от геометрии камеры и характеристик материала.
• Давление газа:Давление в камере влияет на стабильность процесса.Чрезмерное давление может привести к повреждению оборудования, а недостаточное давление может повлиять на динамику плавильного бассейна.

По мере развития аддитивного производства технология инертной атмосферы должна развиваться для удовлетворения все более строгих требований.

• Улучшенная чистота:Спрос на высокопроизводительные материалы будет стимулировать разработку газов с высокой чистотой с минимальным уровнем загрязняющих веществ.
• Контроль точности:Развитые сенсорные сети и алгоритмы управления позволят более строго регулировать атмосферные параметры.
• Снижение затрат:Новые методы производства газа и переработки улучшат экономичность процессов.
• Умные системы:Интеграция искусственного интеллекта и машинного обучения позволит оптимизировать управление атмосферой для повышения эффективности и качества.

Производство инертной атмосферы является незаменимой технологией в производстве металлов.Этот важный инструмент поддержит расширение применения в промышленных секторах..