tin tức công ty về Nghiên cứu làm nổi bật vai trò của khí trơ trong chất lượng sản xuất phụ gia

Trong thế giới vi mô của sản xuất phụ gia, các hạt bột kim loại biểu diễn một điệu nhảy phức tạp dưới sự hướng dẫn chính xác của tia laser,dần dần xây dựng lên để hình thành các cấu trúc ba chiều tinh tếTuy nhiên, các khí khí quyển như oxy và carbon dioxide ẩn náu như những kẻ xâm nhập không mong muốn, có khả năng phá vỡ bộ ba lê tinh tế này và làm tổn hại đến hiệu suất của các thành phần kim loại cuối cùng.Để đảm bảo độ tinh khiết và ổn định của quá trình sản xuất phụ gia, công nghệ tạo khí quyển trơ đã nổi lên như một biện pháp bảo vệ thiết yếu cho sản xuất các bộ phận kim loại.

Một bầu khí quyển trơ, như tên gọi cho thấy, đề cập đến môi trường khí không hoạt động hóa học.Trong chế tạo phụ gia, đặc biệt là các quy trình tổng hợp giường bột (PBF), bầu không khí bảo vệ này đóng một vai trò quan trọng.Ở nhiệt độ cao, bột kim loại dễ dàng phản ứng với các khí quyển phản ứng (bao gồm oxy, nitơ, carbon dioxide và hơi nước), dẫn đến một số tác dụng có hại:

• Ôxy hóa và Nitri hóa:Phản ứng bề mặt tạo thành oxit hoặc nitrid làm thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc vi mô của vật liệu, làm suy giảm tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và sức chịu mệt mỏi.
• Sự hình thành lỗ:Các sản phẩm phụ phản ứng có thể bị mắc kẹt trong hồ nóng chảy, tạo ra các khoảng trống làm giảm mật độ phần và tính toàn vẹn cấu trúc.
• Không ổn định trong hồ nóng chảy:Các khí phản ứng ảnh hưởng đến độ căng bề mặt và động lực chất lỏng trong hồ tan chảy, ảnh hưởng đến độ chính xác hình học và chất lượng bề mặt.
• Chết yếu tố:Các yếu tố hợp kim dễ bay hơi (như nhôm và magiê) có thể bay hơi ở nhiệt độ cao, gây ra sự lệch thành phần từ các thông số kỹ thuật thiết kế.

Do đó, việc thiết lập một bầu không khí trơ để cô lập khí phản ứng trở nên bắt buộc để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của các thành phần sản xuất bằng công nghệ phụ gia.

Hai khí trơ chính được sử dụng trong sản xuất phụ gia là argon (Ar) và nitơ (N2).

• Argon:Là một khí quý đơn nguyên tử với sự ổn định hóa học đặc biệt, argon hiếm khi tham gia vào các phản ứng hóa học.nó cung cấp sự sẵn có rộng rãi với chi phí tương đối thấp. 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.
• Nitơ:Trong khi nitơ thể hiện một số tính chất trơ, tính phản ứng của nó vượt quá của argon. Ở nhiệt độ cao, nitơ vẫn có thể phản ứng với một số kim loại nhất định để tạo thành nitrid.Sử dụng nitơ thường được giới hạn ở các vật liệu chịu oxy như thép không gỉƯu điểm chính của nitơ nằm ở chi phí thấp hơn so với argon, mặc dù điều này đòi hỏi kiểm soát quy trình nghiêm ngặt hơn để ngăn ngừa sự hình thành nitride.

Các hệ thống sản xuất phụ gia của Renishaw sử dụng công nghệ tạo khí quyển trơ đặc biệt để đảm bảo độ tinh khiết và ổn định của quy trình.

1. Thiết bị điều hòa chân không:Hệ thống đầu tiên xả không khí và độ ẩm ra khỏi buồng xây dựng bằng cách sử dụng máy bơm chân không, làm giảm đáng kể nồng độ oxy và hơi nước.Bước quan trọng này loại bỏ các chất gây ô nhiễm dính vào bột và bề mặt thiết bị, chuẩn bị buồng để nhập khí trơ.
2. Argon Purge:Sau khi xử lý chân không, argon tinh khiết cao tràn vào buồng cho đến khi đạt mức áp suất được chỉ định.Số lượng argon đáng kể là cần thiết để thanh lọc hoàn toànArgon tinh khiết cao có hiệu quả thay thế không khí còn lại để thiết lập môi trường trơ.
3. Bảo trì khí quyển:Trong suốt quá trình chế tạo, việc theo dõi oxy liên tục thông báo các tiêm argon bổ sung để duy trì độ tinh khiết của khí quyển.đạt được dưới 100 ppm (0Điều này kiểm soát chính xác ngăn ngừa ô nhiễm kim loại trong quá trình sản xuất.
4. Tiêu thụ khí tối ưu:Hệ thống AM250 hoạt động với tốc độ lưu lượng khí dưới 30 l/h, duy trì chi phí hoạt động cạnh tranh mặc dù sử dụng argon.Hiệu quả kinh tế này cho phép áp dụng argon phổ biến trên tất cả các vật liệu, loại bỏ các thỏa hiệp liên quan đến thay thế nitơ trong khi đảm bảo chất lượng bộ phận nhất quán.

Renishaw's vacuum-assisted argon purging cho thấy những lợi thế rõ ràng so với các phương pháp thay thế khí thông thường.cho phép thiết lập nhanh hơn các khí quyển trơ chất tinh khiết caoCác nghiên cứu so sánh cho thấy thanh lọc argon hỗ trợ chân không đạt được mức oxy mục tiêu nhanh hơn đáng kể so với kỹ thuật xả nitơ hoặc argon trực tiếp.giảm thời gian chuẩn bị và tăng hiệu quả sản xuấtNgoài ra, điều kiện trước chân không góp phần giảm tiêu thụ khí, giảm thêm chi phí hoạt động.

Quản lý khí quyển trơ hiệu quả vượt ra ngoài việc điền khí đơn giản, đòi hỏi phải điều chỉnh chính xác nhiều thông số để đảm bảo sự ổn định của quy trình và chất lượng bộ phận:

• Hàm lượng oxy:Chỉ số độ tinh khiết chính khác nhau tùy theo vật liệu, với kim loại phản ứng đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt hơn.Các cảm biến oxy chính xác cao cho phép theo dõi và điều chỉnh dòng chảy trong thời gian thực để duy trì phạm vi mục tiêu.
• Độ ẩm:Độ ẩm phản ứng với bột kim loại, gây ra oxy hóa và độ xốp. Độ ẩm trong buồng thường được kiểm soát thông qua chất khô hoặc hệ thống sấy khô bằng khí.
• Tốc độ lưu lượng khí:Tác động đến cả hiệu quả trao đổi khí và phân phối nhiệt, dòng chảy quá mức có thể làm xáo trộn các lớp bột trong khi dòng chảy không đủ không loại bỏ các chất gây ô nhiễm.Tỷ lệ tối ưu phụ thuộc vào hình học buồng và đặc điểm vật liệu.
• Áp suất khí:Áp suất trong buồng ảnh hưởng đến sự ổn định của quy trình; áp suất quá mức có nguy cơ làm hỏng thiết bị trong khi áp suất không đủ có thể ảnh hưởng đến động lực của hồ nóng chảy.

Khi sản xuất phụ gia tiến bộ, công nghệ khí quyển trơ phải phát triển để đáp ứng các yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt.

• Độ tinh khiết tăng cường:Nhu cầu về các vật liệu hiệu suất cao sẽ thúc đẩy sự phát triển của các khí độ tinh khiết cực cao với mức độ ô nhiễm tối thiểu.
• Kiểm soát chính xác:Mạng cảm biến tiên tiến và các thuật toán điều khiển sẽ cho phép điều chỉnh chặt chẽ hơn các thông số khí quyển.
• Giảm chi phí:Các phương pháp sản xuất và tái chế khí mới sẽ cải thiện tính kinh tế của quy trình.
• Hệ thống thông minh:Tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ tối ưu hóa quản lý khí quyển để cải thiện hiệu quả và chất lượng.

Tạo ra khí quyển trơ là một công nghệ không thể thiếu trong sản xuất kim loại phụ gia.Công cụ hỗ trợ quá trình quan trọng này sẽ hỗ trợ việc mở rộng các ứng dụng trên các lĩnh vực công nghiệp.