Analysez simplement les principaux facteurs d'influence du processus de fabrication additive

Nov 02, 2022

À l'heure actuelle, la technologie de fabrication additive est devenue une technologie très préoccupante, qui a été vigoureusement développée dans l'aérospatiale, l'automobile, la biomédecine et d'autres industries, et est devenue une force importante pour promouvoir la transformation et la modernisation de la fabrication traditionnelle. La technologie de fabrication additive en Chine s'est développée rapidement ces dernières années et divers marchés de services d'application prennent progressivement forme. Bien que certaines réalisations aient été réalisées dans certains domaines, par rapport aux pays étrangers, les réserves technologiques de l'ensemble de l'industrie sont insuffisantes et les technologies de base et les brevets liés à la fabrication additive sont contrôlés par des entreprises étrangères.

À l'heure actuelle, les matériaux métalliques sont encore les plus utilisés dans la production industrielle. C'est une direction de développement importante de la technologie de fabrication additive pour utiliser la technologie de fabrication additive pour remplacer les méthodes de traitement traditionnelles et fabriquer des pièces métalliques difficiles à traiter par les méthodes de traitement traditionnelles. Différente des méthodes de traitement traditionnelles, la technologie de fabrication additive impose des exigences plus élevées en matière de performances et d'applicabilité des matériaux. Cependant, les matériaux en poudre métallique, en tant que base industrielle, sont devenus un facteur important limitant le développement rapide de l'industrie de la fabrication additive en Chine. Bien qu'il existe de nombreuses méthodes techniques pour réaliser la fabrication additive, le mécanisme de traitement est fondamentalement le même, c'est-à-dire que les matériaux fondent rapidement sous l'action d'une source de chaleur à haute énergie. En raison du temps d'action extrêmement court, le métal en fusion se solidifie rapidement sous l'effet de refroidissement de la matrice, réalisant ainsi le moulage dans une zone de balayage spécifique. L'énergie des produits de fabrication additive est déterminée par les propriétés de la source de chaleur, les propriétés des matériaux et les paramètres du processus. Le type de source de chaleur et le mode d'alimentation en poudre sont les facteurs les plus fondamentaux pour distinguer les différentes technologies de fabrication additive.

Désormais, les facteurs d'influence du processus de fabrication additive sont analysés en détail par le tricot de précision ZHONGWEI à Qinhuangdao :

1. Source de chaleur

Dans le domaine de la fabrication additive métallique, les sources de chaleur les plus matures sont les lasers et les faisceaux d'électrons à haute énergie. Le principe de fonctionnement du faisceau d'électrons est différent de celui du laser. Le mode de chauffage du faisceau d'électrons est que les électrons à haute énergie traversent la surface de la cible et pénètrent à une certaine profondeur de la surface, puis transmettent de l'énergie aux atomes cibles, de manière à intensifier la vibration des atomes cibles et convertir le énergie cinétique des électrons en énergie thermique ; Le laser est chauffé en absorbant l'énergie des photons sur la surface cible, et le laser ne traverse pas la surface cible. Dans le processus de fabrication et de traitement des matériaux, la puissance et la vitesse de balayage de la source de chaleur sont généralement constantes, c'est-à-dire que la densité d'énergie agissant sur le matériau est constante et que l'effet de la source de chaleur est directement déterminé par les performances d'absorption de le matériau à la source de chaleur. L'absorption de l'énergie de la source de chaleur par les matériaux est déterminée par leur mécanisme d'action, l'état de surface du matériau et d'autres facteurs. Pour la source de chaleur laser la plus couramment utilisée, l'absorption de l'énergie lumineuse laser est liée à la longueur d'onde, à la réflectivité du matériau éclairé et à la densité d'énergie. Pendant le processus de moulage, l'état de surface, la taille et d'autres facteurs du matériau ont des contraintes évidentes sur le laser. En raison du mécanisme différent du faisceau d'électrons, il a une meilleure adaptabilité que le laser dans le processus de fabrication additive.

2. Matériaux

Le matériau en poudre est le matériau de fabrication additive métallique le plus couramment utilisé à l'heure actuelle. La poudre métallique, en tant que maillon le plus important de la chaîne industrielle de fabrication additive de pièces métalliques, est également la plus précieuse. Les matériaux en poudre métallique sont généralement utilisés dans l'industrie de la métallurgie des poudres. Le moulage par métallurgie des poudres fait référence à la mise en forme finale de la poudre dans des conditions de haute pression et de haute température après le préformage de la poudre. Pendant tout le processus, les changements physiques et métallurgiques des matériaux sont relativement lents et les matériaux ont suffisamment de temps pour la fusion, la diffusion et la réaction. En raison de la limitation de la température et de la pression lors du traitement de la métallurgie des poudres, afin d'assurer la compacité de la pièce, il est nécessaire d'utiliser des matériaux en poudre pour remplir complètement la cavité de formage autant que possible. Compte tenu des caractéristiques techniques du procédé de métallurgie des poudres, un ensemble relativement complet de méthodes et de normes d'évaluation des poudres a été développé, et des indicateurs relativement complets peuvent être utilisés pour stabiliser les performances des matériaux en poudre, tels que la taille des particules, la surface spécifique, les particules distribution granulométrique, densité de poudre, débit, densité de tassement lâche, porosité, etc. Pour la métallurgie des poudres, la fluidité et la densité tassée de la poudre sont des indices importants pour mesurer les matériaux en poudre utilisés dans la métallurgie des poudres.

3. Processus

Lorsque le procédé de remplissage de poudre est un étalement de poudre, la source de chaleur agit préférentiellement sur la poudre. Afin d'assurer la combinaison métallurgique complète de la poudre et de la zone formée, il est nécessaire de s'assurer que la profondeur et la taille du bain de fusion dans le processus de traitement se situent dans une plage raisonnable. Lorsque le mode d'alimentation en poudre synchrone est adopté, quel que soit le mode d'alimentation en poudre coaxial ou le mode d'alimentation en poudre latéral, l'effet de la source de chaleur sur le matériau peut être divisé en deux parties : l'effet sur la zone formée et l'effet sur le matériau en poudre. Une fois que la poudre a été chauffée à une certaine température par la source de chaleur pendant le mouvement, elle est entraînée dans la zone formée sous l'action de sa propre énergie cinétique. L'ensemble du processus de formation équivaut au processus de matériaux en poudre à relativement haute énergie bombardant la zone de fusion. Cette méthode est plus propice à l'amélioration de la densité des produits que la méthode d'épandage de poudre.

Le procédé de fabrication additive est évidemment différent du procédé de métallurgie des poudres. L'évolution métallurgique des matériaux pulvérulents sous l'effet de la source de chaleur est extrêmement rapide. Pendant le processus de formage, les matériaux en poudre agissent directement sur la source de chaleur. Les matériaux en poudre n'ont pas de contraintes de moule et de pression permanente externe. On pense généralement que les matériaux en poudre d'un diamètre inférieur à 1 mm conviennent à la fabrication additive et que la taille des particules est de 50 μ. Le matériau en poudre de m environ a de bonnes performances de moulage. Par rapport à l'industrie de la métallurgie des poudres, à l'heure actuelle, il n'existe pas de méthode ou de norme d'évaluation mature pour déterminer l'applicabilité des matériaux en poudre et des processus de fabrication additive en Chine, et les méthodes d'évaluation et les indicateurs de poudre pour la fabrication additive doivent être étudiés plus avant et considéré.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la métallurgie des poudres métalliques, veuillez consulter Qinhuangdao Zhongwei Precision.