บล็อก เกี่ยวกับ การศึกษาเน้นบทบาทของก๊าซเฉื่อยในการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) ที่มีคุณภาพ

ในโลกจุลินทรีย์ของการผลิตสารเสริม อนุภาคขยะโลหะ ทําการเต้นรําที่ซับซ้อน ภายใต้การนําทางอย่างแม่นยําของแสงเลเซอร์ค่อย ๆ สร้างขึ้นเพื่อสร้างโครงสร้างสามมิติที่สวยงามอย่างไรก็ตาม ก๊าซในชั้นบรรยากาศ เช่นออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ คุกคามเป็นตัวรบกวนที่ไม่ถูกต้อนรับเพื่อรับรองความบริสุทธิ์และความมั่นคงของกระบวนการผลิตสารเสริม, เทคโนโลยีการผลิตบรรยากาศอ่อนแอได้ปรากฏขึ้นเป็นการป้องกันที่จําเป็นสําหรับการผลิตชิ้นส่วนโลหะ

บรรยากาศไร้กิจกรรม ดังชื่อชี้แจง หมายถึงบรรยากาศก๊าซที่ไม่ทํางานทางเคมีในการผลิตสารสกัดส่วน โดยเฉพาะกระบวนการหลอมผสมผสานผืนขุ่น (PBF) บรรยากาศป้องกันนี้มีบทบาทสําคัญณ อุณหภูมิที่สูงขึ้น ขนาดผงโลหะสามารถปฏิกิริยากับก๊าซชั้นบรรยากาศที่มีปฏิกิริยาได้อย่างง่ายดาย (รวมถึงออกซิเจน ไนโตรเจน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และปั๊มน้ํา) ส่งผลให้เกิดผลกระทบหลายอย่าง:

• การออกซิเดชั่นและไนทริเดชั่น:การปฏิกิริยาบนพื้นผิวสร้างออกไซด์หรือไนไตรได ที่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างเล็กของวัสดุ ทําให้คุณสมบัติทางเครื่องกลเสื่อมเสื่อม และความแข็งแรงในการเหนื่อยล้า
• การสร้าง porosity:ผลิตภัณฑ์ข้างเคียงของปฏิกิริยาอาจติดอยู่ในสระน้ําละลาย สร้างช่องว่างที่ลดความหนาแน่นของชิ้นส่วนและความสมบูรณ์แบบของโครงสร้าง
• ความไม่เสถียรของสระละลาย:ก๊าซที่มีปฏิกิริยาส่งผลกระทบต่อความตึงเครียดบนผิวและไดนามิกของของเหลวภายในสระละลาย ทําให้มีความแม่นยําทางกณิตศาสตร์และคุณภาพผิว
• อุปกรณ์หมด:ธาตุสกัดเหล็กลุกลุก (เช่นอลูมิเนียมและแม็กนีเซียม) สามารถระเหยได้ในอุณหภูมิสูง ส่งผลให้มีส่วนผสมที่ห่างจากรายละเอียดการออกแบบ

ส่งผลว่า การสร้างบรรยากาศที่อ่อนแอที่แยกก๊าซที่มีปฏิกิริยา กลายเป็นสิ่งจําเป็นในการรับรองคุณภาพและผลิตภัณฑ์ของส่วนประกอบที่ผลิตด้วยสารสกัด

ก๊าซไร้สรรพคุณหลักสองชนิดที่ใช้ในการผลิตสารเสริม คือ อาร์กอน (Ar) และไนโตรเจน (N2) การเลือกระหว่างพวกมันขึ้นอยู่กับความปฏิกิริยาของวัสดุ การพิจารณาค่าใช้จ่าย และความต้องการอุปกรณ์

• อาร์กอน:เนื่องจากเป็นก๊าซชั้นนําแบบหนึ่งอะตอมที่มีความมั่นคงทางเคมีอย่างพิเศษ อาร์กอนแทบจะไม่เข้าร่วมปฏิกิริยาทางเคมีมันมีให้บริการทั่วไปในราคาที่ค่อนข้างต่ํา. 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.
• ไนโตรเจน:ขณะที่ไนโตรเจนแสดงถึงคุณสมบัติที่อ่อนแอบางอย่าง ความปฏิกิริยาของมันมากกว่าของอาร์กอน ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น ไนโตรเจนยังสามารถปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดเพื่อสร้างไนโตรไดการใช้ไนโตรเจนมักจํากัดกับวัสดุที่ทนออกซิเจน เช่น เหล็กไร้ขัดข้อดีหลักของไนโตรเจนอยู่ที่ราคาที่ต่ํากว่าอาร์กอน แม้ว่าสิ่งนี้ต้องการการควบคุมกระบวนการที่เข้มข้นเพื่อป้องกันการสร้างไนไตรด์

ระบบการผลิตสารเสริมของเรนิชาว ใช้เทคโนโลยีการผลิตบรรยากาศอเนิร์ตที่เชี่ยวชาญเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการบริสุทธิ์และมั่นคง เทคโนโลยีนี้ทํางานผ่านหลายระยะสําคัญ:

1. การปรับปรุงความเย็นก่อน:ระบบนี้จะนําอากาศและความชื้นออกจากห้องสร้างโดยใช้ปั๊มระบายความว่าง โดยการลดปริมาณออกซิเจนและปั๊มน้ําอย่างสําคัญขั้นตอนสําคัญนี้กําจัดสารพิษที่ติดกับผิวของผงและอุปกรณ์การเตรียมห้องสําหรับการนําเข้าก๊าซ inert
2. การล้างอาร์กอนหลังการรักษาด้วยความว่าง อาร์กอนความบริสุทธิ์สูงจะไหลผ่านห้อง จนกว่าจะบรรลุระดับความดันที่กําหนดจํานวนอาร์กอนที่สําคัญจําเป็นสําหรับการชําระอาร์กอนความบริสุทธิ์สูง ทําให้อากาศที่เหลือหายไป เพื่อสร้างสภาพแวดล้อม
3. การบํารุงรักษาบรรยากาศตลอดกระบวนการผลิต, การติดตามออกซิเจนอย่างต่อเนื่องจะบอกการฉีดอาร์กอนเสริมเพื่อรักษาความบริสุทธิ์ของบรรยากาศประสบความสําเร็จที่ต่ํากว่า 100 ppm (00.01%) สําหรับโลหะที่มีปฏิกิริยา เช่นไทเทเนียม การควบคุมที่แม่นยํานี้ป้องกันการปนเปื้อนโลหะระหว่างการผลิต
4. การบริโภคก๊าซที่ดีที่สุด:ระบบ AM250 ทํางานด้วยอัตราการไหลของก๊าซต่ํากว่า 30 ลิตร/ชั่วโมง โดยรักษาค่าใช้จ่ายในการดําเนินงานที่สามารถแข่งขันได้ แม้จะใช้อาร์กอนประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจนี้ทําให้การรับใช้อาร์กอนทั่วไปในวัสดุทั้งหมด, การกําจัดข้อเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการแทนไนโตรเจนในขณะที่รับประกันคุณภาพชิ้นส่วนที่คงที่

การชําระอาร์กอนโดยการช่วยด้วยระยะว่างของเรนิชาว แสดงผลประโยชน์ที่ชัดเจนเหนือวิธีการขับเคลื่อนก๊าซแบบปกติ การชําระอากาศโดยการชําระอากาศก่อนทําให้การสร้างบรรยากาศไร้สภาพสะอาดสูงได้เร็วขึ้นการศึกษาเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าการล้างอาร์กอนที่ได้รับความช่วยเหลือจากระยะว่าง จะบรรลุปริมาณออกซิเจนที่เป้าหมายเร็วกว่าเทคนิคล้างไนโตรเจนหรืออาร์กอนโดยตรงลดเวลาในการเตรียมและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตนอกจากนี้ การปรับปรุงลมก่อนด้วยระยะว่างยังช่วยลดการบริโภคก๊าซ ลดต้นทุนการดําเนินงานอีกด้วย

การจัดการอากาศอ่อนที่มีประสิทธิภาพยาวไปนอกเหนือการเต็มก๊าซที่ง่าย ๆ ต้องการการกําหนดปริมาตรที่แม่นยําหลาย ๆ ปริมาตรเพื่อรับรองความมั่นคงของกระบวนการและคุณภาพชิ้นส่วน:

• เนื้อหาออกซิเจน:เมตรความบริสุทธิ์หลักแตกต่างกันตามวัสดุ โดยมีโลหะที่มีปฏิกิริยาที่ต้องการการควบคุมที่เข้มข้นกว่าเซ็นเซอร์ออกซิเจนความแม่นยําสูง ทําให้สามารถติดตามและปรับการไหลผ่านในเวลาจริง เพื่อรักษาระยะเป้าหมาย.
• ความชื้น:ความชื้นปฏิกิริยากับผงโลหะ ส่งผลให้เกิดการออกซิเดชั่นและขั้วขวาง ความชื้นของห้องโดยทั่วไปถูกควบคุมผ่านสารแห้งหรือระบบแห้งก๊าซ
• อัตราการไหลของก๊าซ:มีผลต่อประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนก๊าซและการกระจายความร้อนทั้งคู่ การไหลเวียนที่เกินขั้นต่ําสามารถทําให้ผ่อนขยะสับสน ในขณะที่การไหลเวียนที่ไม่เพียงพอไม่สามารถกําจัดสารพิษได้อัตราที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับกณิตศาสตร์ห้องและลักษณะของวัสดุ.
• ความดันก๊าซ:ความดันในห้องทํางานมีผลต่อความมั่นคงของกระบวนการ ความดันเกินเสี่ยงความเสียหายของอุปกรณ์ ในขณะที่ความดันไม่เพียงพออาจส่งผลต่อการเคลื่อนไหวของสระละลาย การรักษาระยะการทํางานที่ปลอดภัยเป็นสิ่งจําเป็น

ในขณะที่การผลิตสารเสริมมีการก้าวหน้า เทคโนโลยีบรรยากาศอ่อนแอต้องพัฒนาเพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดมากขึ้น

• ความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น:ความต้องการของวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง จะผลักดันการพัฒนาก๊าซความบริสุทธิ์สูงสุดที่มีระดับปนเปื้อนต่ําสุด
• การควบคุมความแม่นยํา:เครือข่ายเซ็นเซอร์ที่ทันสมัยและอัลการิทึมควบคุม จะทําให้การควบคุมปริมาตรชั้นบรรยากาศได้เข้มข้นขึ้น
• การลดต้นทุน:วิธีการผลิตและรีไซเคิลก๊าซใหม่ ๆ จะช่วยเพิ่มประหยัดกระบวนการ
• ระบบสมาร์ทการบูรณาการของปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้เครื่องจักร จะทําให้การจัดการบรรยากาศดีขึ้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพ

การผลิตบรรยากาศไร้สภาพเป็นเทคโนโลยีที่จําเป็นในการผลิตโลหะตัวช่วยกระบวนการสําคัญนี้จะสนับสนุนการขยายการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม.