จากเอกสารข้อมูลจำเพาะไปจนถึงการสร้างเพลท: การเลือกผงโลหะผสมสำหรับการผลิตสารเติมแต่ง

ใครก็ตามที่ยืนข้างเตียงเตียงแป้งมานานหลายปีจะบอกคุณสิ่งเดียวกัน: เครื่องจักรได้รับความสนใจ แต่แป้งจะตัดสินผลลัพธ์ ผงสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุไม่ใช่ตัวเติมสำหรับสินค้าโภคภัณฑ์ แต่เป็นวัตถุดิบตั้งต้นที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม และเคมี การกระจายขนาดอนุภาค รูปร่าง และความสะอาดของสารเหล่านี้จะเดินทางไปกับทุกชิ้นส่วนที่คุณสร้าง ทำให้ถูกต้องและกระบวนการนี้สามารถคาดเดาได้ ทำผิดแล้วคุณใช้เวลาหลายสัปดาห์ไล่ตามความพรุนที่คุณไม่สามารถอธิบายได้

เราใช้เวลานานในการผลิตผงโลหะผสมและนำไปใช้งานในการหุ้ม การพ่น และการผลิตชิ้นส่วนที่สึกหรอ ดังนั้นคู่มือนี้จึงเขียนจากฝ่ายผลิตแทนที่จะเป็นโบรชัวร์ โดยครอบคลุมว่าผงเหล่านี้คืออะไร กลุ่มผลิตภัณฑ์หลักแตกต่างกันอย่างไร ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญจริงๆ และวิธีการจับคู่ผงกับกระบวนการที่คุณดำเนินการ

จริงๆ แล้วผงการผลิตสารเติมแต่งคืออะไร

ในการผลิตสารเติมแต่งที่ใช้ผง ผงโลหะจะถูกรวมเข้าด้วยกันทีละชั้นจนกลายเป็นชิ้นส่วนแข็ง การยึดเกาะเกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ กันขึ้นอยู่กับเครื่องจักร: ลำแสงเลเซอร์หรืออิเล็กตรอนละลายแต่ละชั้นในการหลอมผงแป้ง หัวพิมพ์จะสะสมสารยึดเกาะในการพ่นสารยึดเกาะก่อนการเผาผนึก และแหล่งพลังงานที่มุ่งเน้นจะละลายผงขณะที่ถูกป้อนผ่านหัวฉีดในการสะสมพลังงานโดยตรง

สิ่งนี้คุ้มค่าที่จะแยกออกจากผงโลหะวิทยาทั่วไป PM แบบกดและเผาจะทนทานต่ออนุภาคเชิงมุมที่ไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากผงถูกอัดแน่นภายใต้แรงดันสูงก่อนที่จะให้ความร้อน กระบวนการเติมแต่งมักไม่สามารถทำได้ แป้งจะต้องไหลกระจายเป็นชั้นบางๆ เท่าๆ กัน และดูดซับพลังงานจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่งอย่างสม่ำเสมอ นั่นคือเหตุผลที่วัตถุดิบ AM มักถูกทำให้เป็นอะตอมของก๊าซหรือพลาสมา มีลักษณะเป็นทรงกลม และมีการคัดเกรดอย่างเข้มงวด — ตามหลักฟิสิกส์ของกระบวนการ ไม่ใช่การตลาด

นอกจากนี้ยังมีการทับซ้อนกันในทางปฏิบัติที่ควรค่าแก่การรู้ด้วย ผงที่พัฒนาขึ้นสำหรับการหุ้มด้วยเลเซอร์และการพ่นด้วยความร้อนมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับผงเครื่องพิมพ์: มีเส้นทางการทำให้เป็นละอองเหมือนกัน โลหะวิทยาเดียวกัน มักมีการตัดขนาดแตกต่างกัน ซัพพลายเออร์ที่เข้าใจทั้งสองฝ่ายมักจะช่วยให้คุณประหยัดเวลาในการลองผิดลองถูกได้มาก

ตระกูลแป้งหลักๆ และแต่ละตระกูลมีข้อดีอะไรบ้าง

ผง AM เชิงอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จัดอยู่ในกลุ่มไม่กี่ตระกูล ตารางด้านล่างนี้เป็นแผนที่คร่าวๆ ไม่ใช่หนังสือกฎเกณฑ์ แต่ละตระกูลมีเกรดหลายสิบเกรด และเกรดมีความสำคัญมากกว่าชื่อสกุลมาก

โลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็นหลักสมควรได้รับการกล่าวถึงเป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นโลหะผสมที่ช่วยป้องกันการสึกหรอ ในกรณีที่ชิ้นส่วนเสียดสี เลื่อน หรือเห็นหน้าสัมผัสที่มีฤทธิ์กัดกร่อนร้อน เกรดโคบอลต์มักจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเกรดอื่นที่แข็งกว่าแต่เปราะมากกว่า เราเก็บผงเหล่านี้ไว้หลายประเภทอย่างแม่นยำ เนื่องจากวัสดุชนิดเดียวกันนี้ใช้ได้ทั้งเครื่องพิมพ์และหัวเชื่อม

ผงโลหะผสมโคบอลต์สำหรับการสึกหรอและบริการที่อุณหภูมิสูง เลือกดูเกรด SD-Co ที่ครอบคลุม 28–53 HRC สำหรับวาล์ว ดาย โรเตอร์ และโอเวอร์เลย์สึกหรอ เปรียบเทียบเคมีและการตัดอนุภาคก่อนประเมินพฤติกรรมทางกายภาพ ดูผลิตภัณฑ์ →

ขนาดอนุภาค รูปร่าง และข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ

ผงสองชนิดมีใบรับรองเคมีที่เหมือนกันและมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในเครื่อง ความแตกต่างมักจะอยู่ที่ลักษณะทางกายภาพ และนี่คือสิ่งที่เราพูดคุยกันก่อนกับลูกค้าใหม่

การอ่านข้อกำหนดผง

• การกระจายขนาดอนุภาค: การตัดต้องตรงกับความหนาของชั้นและเครื่องจักร การตัดขนาด 15–45 µm เหมาะกับระบบเบดผงละเอียด 45–105 µm เป็นเรื่องปกติมากกว่าสำหรับการสะสมพลังงานโดยตรงและการทำงานของลำอิเล็กตรอน
• ลักษณะทรงกลมและพื้นผิว: อนุภาคกลมและเรียบเนียนกระจายตัวสม่ำเสมอและไหลได้ดี ดาวเทียมและชิ้นส่วนที่ผิดปกติทำให้เกิดเส้นริ้วและการหลอมละลายที่ไม่สอดคล้องกัน
• อัตราการไหลและความหนาแน่นปรากฏ: ข้อมูลเหล่านี้จะบอกคุณว่าผงจะมีพฤติกรรมอย่างไรในฮอปเปอร์และตัวเติม ไม่ใช่แค่ในเอกสารข้อมูลเท่านั้น
• ปริมาณออกซิเจนและไนโตรเจน: สาเหตุเดียวที่พบบ่อยที่สุดของความเหนียวและข้อบกพร่องในการเชื่อมต่ำ
• ความพรุนภายในอนุภาค: ช่องว่างภายในสามารถอยู่รอดจากการหลอมละลายและปรากฏในภายหลังเป็นความพรุนของก๊าซในชิ้นส่วน
• ความชื้นและการปนเปื้อน: สำคัญอย่างยิ่งกับเกรดดูดความชื้นและหลังจากการเก็บรักษาเป็นเวลานาน

หากคุณต้องการเจาะลึกว่าเส้นโค้งการกระจายส่งผลต่อพฤติกรรมการสร้างจริงอย่างไร โปรดทราบ การกระจายขนาดอนุภาค เดินผ่านผลที่ตามมาในทางปฏิบัติ

วิธีทำผง

ผงโลหะเกรด AM เกือบทั้งหมดเริ่มต้นด้วยการหลอม การทำให้เป็นอะตอมของแก๊สแตกตัวซึ่งจะละลายเป็นหยดด้วยก๊าซเฉื่อยแรงดันสูง และแข็งตัวเป็นอนุภาคใกล้ทรงกลม ซึ่งเป็นเส้นทางที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเกรดนิกเกิล โคบอลต์ และเหล็ก การทำให้เป็นอะตอมของน้ำมีราคาถูกกว่าและเร็วกว่าแต่ทำให้เกิดรูปทรงที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงใช้สำหรับการอัดและเผาผนึกและงานหุ้มบางประเภทเป็นหลัก การทำให้เป็นอะตอมของพลาสมาและการทำให้เป็นอะตอมแบบแรงเหวี่ยงทำให้เกิดผงที่มีทรงกลมสูงและดาวเทียมต่ำ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมพวกมันจึงครองตลาดไทเทเนียมและซูเปอร์อัลลอยที่มีความต้องการมากขึ้น

ขั้นตอนการทำให้เป็นละอองเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของเรื่องราวเท่านั้น การกรอง การจำแนกประเภท การผสม และการบรรจุหีบห่อจะกำหนดว่าข้อกำหนดที่คุณได้รับตรงกับข้อกำหนดที่คุณสั่งซื้อหรือไม่ ในโรงงานของเราเอง ผงผลิตจากการหลอมดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่กรองเสร็จแล้ว ซึ่งเป็นวิธีเดียวที่จะควบคุมการรับออกซิเจนและการเปลี่ยนแปลงข้ามแบทช์ได้

จับคู่ผงให้เข้ากับกระบวนการของคุณ

ไม่มีผงชนิดใดที่ "ดีที่สุด" ในระดับสากล มีเพียงผงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการ รูปทรง และเป้าหมายต้นทุนเท่านั้น การหลอมผงแป้งต้องการการตัดที่ละเอียด ไหลลื่น และมีออกซิเจนต่ำ การสะสมพลังงานโดยตรงนั้นทนทานต่อขนาดได้มากกว่ามาก แต่มีความไวต่อความสม่ำเสมอของฟีด การหุ้มด้วยเลเซอร์จะอยู่ระหว่างนั้น และมักจะทำงานได้ดีที่สุดกับการตัดที่หยาบกว่าและมีการควบคุมอย่างเข้มงวด เพื่อให้สระที่หลอมละลายมีความเสถียรที่ความเร็ว

นอกจากนี้ยังช่วยคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นหลังการสร้างอีกด้วย เกรดที่เครื่องจักรสวยงามอาจเป็นทางเลือกที่ไม่ดีสำหรับชิ้นส่วนที่จะขัดเงา และเกรดที่มีความทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยมอาจทำให้การตกแต่งสำเร็จได้ยาก การตัดสินใจเลือกเส้นทางหลังการประมวลผลตั้งแต่เนิ่นๆ มักจะจำกัดตัวเลือกผงให้เหลือเพียงสองหรือสามคน

ผงโลหะผสมเคลือบด้วยเลเซอร์ในนิกเกิล โคบอลต์ และเหล็ก ตรวจสอบผงที่มีนิกเกิล โคบอลต์ และเหล็ก รวมถึงคอมโพสิตคาร์ไบด์ ที่มีการตัดและช่วงความแข็ง 53–150 µm เพื่อเลือกเกรดก่อนวางแผนหลังการประมวลผล ดูผลิตภัณฑ์ →

การใช้ซ้ำ การจัดการ และการควบคุมคุณภาพ

แป้งมีราคาแพง ดังนั้นเกือบทุกคนจึงนำกลับมาใช้ซ้ำ ก็ดี ภายในขอบเขต แต่ละรอบจะทำให้วัสดุสัมผัสกับความร้อน ความชื้น และการจัดการ และเศษละเอียดจะเพิ่มขึ้นในขณะที่ออกซิเจนคืบคลานขึ้นด้านบน แนวทางที่ใช้การได้มีลักษณะดังนี้:

• ติดตามจำนวนรอบการใช้ซ้ำต่อชุดและบันทึกด้วยบิลด์
• กรองอีกครั้งหลังการประกอบทุกครั้ง และตรวจสอบการกระจายตัวกับการตัดต้นฉบับ
• วัดปริมาณออกซิเจนเป็นระยะๆ แทนที่จะคิดว่ามีความเสถียร
• เก็บในที่ปิดสนิท แห้ง และมีป้ายกำกับชัดเจน — การปนเปื้อนข้ามระหว่างเกรดโลหะผสมนั้นเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าการตรวจจับมาก
• เลิกใช้หลักฐานเป็นชุด ไม่ใช่นิสัย

สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ ขั้นตอนการตรวจสอบขาเข้าง่ายๆ เช่น เคมี การกระจาย การไหล และการตรวจสอบด้วยภาพภายใต้การขยาย จะตรวจจับปัญหาส่วนใหญ่ก่อนที่จะไปถึงเครื่องจักร

เมื่อผงออกจากเครื่องพิมพ์

ไม่ใช่ทุกปัญหาการสึกหรอจะพิสูจน์ให้เห็นถึงชิ้นส่วนใหม่ ลูกกลิ้งขนาดใหญ่ ใบพัดสกรู หรือลูกสูบปั๊มมักจะได้รับการฟื้นฟูในเชิงเศรษฐกิจมากกว่าการเปลี่ยนใหม่ และนี่คือจุดที่ผงละอองชนิดเดียวกันได้รับบทบาทที่แตกต่างกัน ผ่าน การหุ้มด้วยเลเซอร์ ชั้นที่ยึดเหนี่ยวทางโลหะจะถูกวางลงบนพื้นผิวที่สึกหรอโดยมีการเจือจางน้อยที่สุดและการบิดเบี้ยวน้อยมาก และส่วนประกอบก็จะกลับมาใช้งานได้อีกครั้งด้วยพื้นผิวที่แข็งกว่าที่เคยเป็นมา

สำหรับงานขัดและกัดกร่อน ผงสเปรย์ระบายความร้อนที่มีแบริ่งคาร์ไบด์มักเป็นคำตอบที่ดีกว่า โดยให้ชั้นที่แข็งและยึดเกาะได้ดีโดยป้อนความร้อนค่อนข้างต่ำ

ผงสเปรย์ความร้อนทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับการสึกหรอที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เปรียบเทียบเกรดคาร์ไบด์ที่มีพันธะโคบอลต์ นิกเกิล และ NiCr สำหรับ HVOF พลาสมา และการหุ้ม พร้อมตัวเลือกความแข็ง เคมี และขนาดอนุภาคที่รายงาน ดูผลิตภัณฑ์ →

คำถามที่ควรถามก่อนสั่งซื้อ

1. ชุดนี้จัดประเภทการตัดตามขนาดใด และเส้นโค้งการกระจายจริงมีลักษณะอย่างไร
2. ระดับออกซิเจนและไนโตรเจนที่วัดได้คือเท่าใด ไม่ใช่ค่าทั่วไป
3. มีการใช้เส้นทางการทำให้เป็นอะตอมแบบใด และดาวเทียมและค่าปรับถูกกำจัดออกไปอย่างไร
4. ซัพพลายเออร์สามารถรองรับทั้งกระบวนการแบบผงและขั้นตอนปลายน้ำ เช่น การหุ้มหรือการฉีดพ่น ได้หรือไม่
5. การตรวจสอบย้อนกลับแบบแบทช์บันทึกอะไรจริงๆ ?

ซัพพลายเออร์ที่ตอบคำถามเหล่านี้โดยไม่ลังเลมักจะเป็นซัพพลายเออร์ที่เข้าใจวัสดุมากกว่าแค่จัดเก็บมันไว้

ผงการผลิตสารเติมแต่งจะให้ความอดทนเล็กน้อยในขั้นตอนการคัดเลือก ทำความเข้าใจครอบครัว ยืนยันข้อกำหนดทางกายภาพ จับคู่การตัดให้เข้ากับกระบวนการ และรักษาวินัยในการจัดการให้เข้มงวด ทำอย่างนั้น เครื่องจักร พารามิเตอร์ และคุณภาพของชิ้นส่วนทั้งหมดจะควบคุมได้ง่ายขึ้นมาก และผงก็กลายเป็นตัวแปรที่คุณไม่สามารถอธิบายได้