เหตุใดผงโลหะผสมจึงปฏิวัติการผลิตสารเติมแต่งสมัยใหม่และวิศวกรรมพื้นผิว

บทบาทของผงโลหะผสมในการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะขั้นสูง

การเพิ่มขึ้นของการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ โดยเฉพาะการหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLM) และการหลอมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (EBM) ทำให้ผงโลหะผสมเป็นศูนย์กลางของนวัตกรรมทางอุตสาหกรรม กระบวนการเหล่านี้แตกต่างจากการหล่อแบบดั้งเดิม กระบวนการเหล่านี้ต้องใช้ผงโลหะผสมทรงกลมที่มีความสามารถในการไหลสูงและมีความหนาแน่นในการอัดแน่นสูง เพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละชั้นของโครงสร้างจะมีความสม่ำเสมอ ผงโลหะประสิทธิภาพสูง เช่น ไทเทเนียม ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล และโคบอลต์-โครเมียม ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบรูปทรงที่ซับซ้อนซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถผลิตได้ ความแม่นยำของกระบวนการโลหะวิทยาที่เป็นผงทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบสุดท้ายจะรักษาความสมบูรณ์ทางกลในขณะที่ลดการสิ้นเปลืองวัสดุได้อย่างมาก

ลักษณะสำคัญสำหรับความสำเร็จในการพิมพ์ 3 มิติ

• การกระจายขนาดอนุภาค (PSD): รับประกันการหลอมละลายและการตกแต่งพื้นผิวที่สม่ำเสมอ
• สัณฐานวิทยาทรงกลม: ปรับปรุงการไหลของผงทั่วทั้งฐานรองพิมพ์
• ความบริสุทธิ์ของสารเคมี: ป้องกันการเกิดออกซิเดชันและรับประกันความแข็งแรงของชิ้นส่วนสุดท้าย

เพิ่มอายุการใช้งานของส่วนประกอบด้วยผงโลหะผสมสเปรย์ความร้อน

ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง อุปกรณ์มักจะต้องเผชิญกับความร้อนสูง การกัดกร่อน และการสึกหรอจากการเสียดสี สเปรย์ความร้อน ผงโลหะผสม ใช้ในการเคลือบป้องกันบนพื้นผิวของส่วนประกอบเหล่านี้ ด้วยการใช้เทคนิคต่างๆ เช่น High-Velocity Oxy-Fuel (HVOF) หรือการพ่นพลาสมา ผงโลหะผสมชนิดพิเศษจะถูกละลายและขับเคลื่อนไปบนพื้นผิว สิ่งนี้จะสร้างชั้นที่หันหน้าเข้าหากันอย่างแข็งซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนได้มากถึงห้าเท่า อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น น้ำมันและก๊าซ เหมืองแร่ และการบินและอวกาศต้องพึ่งพาการเคลือบเหล่านี้เพื่อรักษาเครื่องจักรราคาแพง และลดเวลาหยุดทำงานที่เกิดจากความล้มเหลวของกลไก

ส่วนประกอบสเปรย์ความร้อนที่ใช้กันทั่วไป

วิธีการผลิตและผลกระทบต่อคุณภาพผงโลหะผสม

วิธีที่ใช้ในการผลิตผงโลหะผสมจะเป็นตัวกำหนดการใช้งานขั้นสุดท้ายโดยตรง การทำให้เป็นอะตอมของแก๊สเป็นเทคนิคที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการผลิตผงทรงกลมคุณภาพสูงซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศและทางการแพทย์ ในระหว่างกระบวนการนี้ กระแสโลหะหลอมเหลวจะสลายตัวโดยไอพ่นก๊าซเฉื่อยแรงดันสูง วิธีการอื่นๆ เช่น การทำให้เป็นอะตอมของน้ำ มีความคุ้มค่ามากกว่าและผลิตอนุภาคที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบกดและเผาผนึกที่จำเป็นต้องมี "ความแรงของสีเขียว" หรือการประสานกันของอนุภาคก่อนการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย การทำความเข้าใจความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ ในการผลิตเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับความต้องการทางกลเฉพาะของตนได้

การเปรียบเทียบเทคนิคการทำให้เป็นละออง

• การทำให้เป็นอะตอมของแก๊ส: สร้างอนุภาคทรงกลม ปริมาณออกซิเจนต่ำ เหมาะสำหรับ AM
• การทำให้เป็นละอองน้ำ: สร้างอนุภาคที่ผิดปกติ คุ้มค่า; ใช้สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้าง
• การทำให้เป็นอะตอมของพลาสมา: ความบริสุทธิ์และความเป็นทรงกลมสูงสุด ใช้สำหรับโลหะที่เกิดปฏิกิริยาเช่นไทเทเนียม

แนวโน้มในอนาคตในการพัฒนาผงโลหะผสมแบบกำหนดเอง

เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาไป อุตสาหกรรมก็มุ่งสู่ "Designer Powders" แทนที่จะใช้โลหะผสมที่มีจำหน่ายทั่วไป ปัจจุบันบริษัทต่างๆ กำลังพัฒนาส่วนประกอบผงโลหะผสมแบบกำหนดเองซึ่งปรับให้เหมาะกับแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะ ซึ่งรวมถึงการพัฒนาโลหะผสมเอนโทรปีสูง (HEA) ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบตั้งแต่ห้าองค์ประกอบขึ้นไปในสัดส่วนที่ใกล้เคียงกัน ผงเหล่านี้มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนและมีเสถียรภาพทางความร้อน นอกจากนี้ การผลักดันเพื่อความยั่งยืนคือการผลักดันการรีไซเคิลเศษโลหะกลับเป็นผงคุณภาพสูง เพื่อให้เกิดเศรษฐกิจแบบวงกลมภายในภาคการผลิตโลหะ