金屬3D打印技術及專用粉末的研究(LD模具鋼牌號｜精鍛齒輪LD模具鋼｜精鍛齒輪LD模具鋼)
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金屬3D打印技術及專用粉末的研究
SLM工藝有多達50多個影響因素，對成型效果具有重要影響的六大類：材料屬性、激光與光路系統、掃描特征、成型氛圍、成型幾何特征和設備因素。
目前，國內外研究人員主要針對以上幾個影響因素進行工藝研究、應用研究，目的都是為了解決成型過程中出現的缺陷，提高成型零件的質量。
工藝研究方面，SLM成型過程中重要工藝參數有激光功率、掃描速度、鋪粉層厚、掃描間距和掃描策略等，通過組合不同的工藝參數，使成型質量最優。
SLM成型過程中的主要缺陷有球化、翹曲變形。
球化是成型過程中上下兩層熔化不充分，由于表面張力的作用，熔化的液滴會迅速卷成球形，從而導致球化現象，為了避免球化，應該適當地增大輸入能量。
翹曲變形是由于SLM成型過程中存在的熱應力超過材料的強度，發生塑性變形引起，由于殘余應力的測量比較困難，目前對SLM工藝的翹曲變形的研究主要是采用有限元方法進行，然后通過實驗驗證模擬結果的可靠性。
SLM技術的基本原理是:先在計算機上利用Proe、UG、CATIA等三維造型軟件設計出零件的三維實體模型，然后通過切片軟件對該三維模型進行切片分層，得到各截面的輪廓數據，由輪廓數據生成填充掃描路徑，設備將按照這些填充掃描線，控制激光束選區熔化各層的金屬粉末材料，逐步堆疊成三維金屬零件。
EBSM技術是20世紀90年代中期發展起來的一種金屬零3D打印技術，其與SLM/DMLS系統的差別主要是熱源不同，在成型原理上基本相似。
與以激光為能量源的金屬零件3D打印技術相比，EBSM工藝具有能量利用率高、無反射、功率密度高、聚焦方便等許多優點。
在目前3D打印技術的數十種方法中，EBSM技術因其能夠直接成型金屬零部件而受到人們的高度關注。
Ramirez等采用Cu2O制備了新型定向微結構，發現在制備過程中，柱狀Cu2O沉淀在高純銅中這一現象。
劉海濤等研究了工藝參數對電子束選區熔化工藝過程的影響，結果表明掃描線寬與電子束電流、加速電壓和掃描速度呈明顯的線性關系，通過調節搭接率和掃描路徑可以獲得較好的層面質量。
鎖紅波等研究了EBSM制備的Ti-6Al-4V試件的硬度和拉伸強度等力學性能，結果表明成型過程中Al元素損失明顯，低的氧氣含量及Al含量有利于塑性提高；硬度在同一層面內和沿熔積高度方向沒有明顯差別，均高于退火軋制板的硬度水平。
利用金屬粉末在電子束轟擊下熔化的原理，先在鋪粉平面上鋪展一層粉末并壓實；然后，電子束在計算機的控制下按照截面輪廓的信息進行有選擇的熔化/燒結，層層堆積，直至整個零件全部熔化/燒結完成。
3D打印材料是3D打印技術發展的重要物質基礎，在某種程度上，材料的發展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。
目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。
3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發的，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區別，其形態一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。
通常，根據打印設備的類型及操作條件的不同，所使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1～100μｍ不等，而為了使粉末保持良好的流動性，一般要求粉末要具有高球形度。
3D打印材料的研發和突破是3D打印技術推廣應用的基礎，也是滿足打印的根本保證。
一是加強材料的研制，形成完備的打印材料體系。
近幾年，3D打印材料發展比較快，2013年，金屬材料打印增長了28%，2014年達到30%多，約占3D打印材料的12%，金屬材料以鈦、鋁、鋼和鎳等合金為主，鈦合金、高溫合金、不銹鋼、模具鋼、高強鋼、合金鋼和鋁合金等均可作為打印材料，已經廣泛應用于裝備制造和修復再制造。
但目前還沒有一個3D打印材料體系，現有材料還遠不能滿足3D打印的需求。
3D打印所使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。
目前，應用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等，此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
3D打印金屬粉末作為金屬零件3D打印產業鏈最重要的一環，也是最大的價值所在。
在“2013年世界3D打印技術產業大會”上，世界3D打印行業的權威專家對3D打印金屬粉末給予明確定義，即指尺寸小于1mm的金屬顆粒群。
包括單一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質的某些難熔化合物粉末。
目前，3D打印金屬粉末材料包括鈷鉻合金、不銹鋼、工業鋼、青銅合金、鈦合金和鎳鋁合金等。
但是3D打印金屬粉末除需具備良好的可塑性外，還必須滿足粉末粒徑細小、粒度分布較窄、球形度高、流動性好和松裝密度高等要求。
不銹鋼具有耐化學腐蝕、耐高溫和力學性能良好等特性，由于其粉末成型性好、制備工藝簡單且成本低廉，是最早應用于3D金屬打印的材料。
如華中科技大學、南京航空航天大學、東北大學等院校在金屬3D打印方面研究比較深入。
現研究主要集中在降低孔隙率、增加強度以及對熔化過程的金屬粉末球化機制等方面。
李瑞迪等采用不同的工藝參數，對304L不銹鋼粉末進行了SLM成形試驗，得出304L不銹鋼致密度經驗公式，并總結出晶粒生長機制。
潘琰峰分析和探討了316L不銹鋼成形過程中球化產生機理和影響球化的因素，認為在激光功率和粉末層厚一定時，適當增大掃描速度可減小球化現象，在掃描速度和粉末層厚固定時，隨著激光功率的增大，球化現象加重。
Ma等通過對1Cr18Ni9Ti不銹鋼粉末進行激光熔化，發現粉末層厚從60μｍ增加到150μｍ時，枝晶間距從0.5μｍ增加到1.5μｍ，最后穩定在2.0μｍ左右，試樣的硬度依賴于熔化區域各向異性的微結構和晶粒大小。
姜煒采用一系列的不銹鋼粉末，分別研究粉末特性和工藝參數對SLM成形質量的影響，結果表明，粉末材料的特殊性能和工藝參數對SLM成形影響的機理主要是在于對選擇性激光成形過程當中熔池質量的影響，工藝參數（激光功率、掃描速度）主要影響熔池的深度和寬度，從而決定SLM成形件的質量。
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力環境下長期工作的一類金屬材料。
其具有較高的高溫強度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化性能以及良好的塑性和韌性。
目前按合金基體種類大致可分為鐵基、鎳基和鈷基合金3類。
高溫合金主要用于高性能發動機，在現代先進的航空發動機中，高溫合金材料的使用量占發動機總質量的40％～60％。
現代高性能航空發動機的發展對高溫合金的使用溫度和性能的要求越來越高。
傳統的鑄錠冶金工藝冷卻速度慢，鑄錠中某些元素和第二相偏析嚴重，熱加工性能差，組織不均勻，性能不穩定。
而3D打印技術在高溫合金成形中成為解決技術瓶頸的新方法。
美國航空航天局聲稱，在2014年8月22日進行的高溫點火試驗中，通過3D打印技術制造的火箭發動機噴嘴產生了創紀錄的9t推力。
鎂合金作為最輕的結構合金，由于其特殊的高強度和阻尼性能，在諸多應用領域鎂合金具有替代鋼和鋁合金的可能。
例如鎂合金在汽車以及航空器組件方面的輕量化應用，可降低燃料使用量和廢氣排放。
鎂合金具有原位降解性并且其楊氏模量低，強度接近人骨，優異的生物相容性，在外科植入方面比傳統合金更有應用前景。
3D打印金屬材料的發展方向主要有3個方面：。
一是如何在現有使用材料的基礎上加強材料結構和屬性之間的關系研究，根據材料的性質進一步優化工藝參數，增加打印速度，降低孔隙率和氧含量，改善表面質量；。
二是研發新材料使其適用于3D打印，如開發耐腐蝕、耐高溫和綜合力學性能優異的新材料；。
三是修訂并完善3D打印粉體材料技術標準體系，實現金屬材料打印技術標準的制度化和常態化。
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p20hh模具鋼拋光面可以燒焊嗎
1、補焊后其模具鋼與補焊處的硬度會存在一定的差異，硬度的不同會影響拋光質量。
2、有硬度差異較大影響下可以對模具鋼再熱處理后進行拋光，效果更好。
那么以上的內容就是關于金屬3D打印技術及專用粉末的研究的介紹了，LD模具鋼牌號｜精鍛齒輪LD模具鋼｜精鍛齒輪LD模具鋼是小編整理匯總而成，希望能給大家帶來幫助。
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