深度解析金属3D打印粉末的分级设备设计

2021-02-25
关注
摘要 金属3D打印批量化生产的趋势下,对粉末材料有什么新的需求呢?

  金属3D打印批量化生产的趋势下,对粉末材料有什么新的需求呢?

  1、粉末的分级需求

  现阶段金属3D打印完成了大尺寸设备的开发,很多打印服务商已经开始批量布局大尺寸设备,相应的单批次粉末需量提升到了以往的3~5倍。在使用高容量的制粉设备同时,还需要对生产的粉末进行稳定高效的分级。


  振动筛

  2、批量化分级的难点

  金属粉末分级一般使用筛网和气流分级两种方式,根据不同的粉末基体、粒度分布、粉末球形度等选用不同的方式。

  (1)筛网分级

  筛网是用金属丝编织或金属板冲压制成的网状结构,通过其固定的孔径将不同粒度的粉末区分开。但静止的粉末很容易卡住筛网孔,因此还需要使用摆锤、超声波、斜面振动、旋转振动或拍击等方式让粉末产生运动,以达到连续筛分的目的。


  筛网显微镜照片


  3D打印粉末大多在50μm以下,只能使用金属细筛丝编织的筛网,由于筛丝非常细,同时横纵方向筛丝的交叉点无法固定,导致筛网的孔径大小很难精准控制,现行国家标准中270目(53μm)筛网的允许误差高达30%,在实际使用过程中还会有更大的变形,因此筛网的分级效率很难达到80%,相同设备和工艺下粉末分级的结果会有较大的误差,对于3D打印这种对粉末粒度分布要求非常苛刻的工艺,使用筛网分级经常需要不断返工调整。

  (2)气流分级

  气流分级是利用高速气流带动粉末飞行,在分级器中改变气流的速度或流向,使细粉继续随气流运动,粗粉则沉降下来。


  气流分级照片


  理论上气流分级可以进行任意粒度的分级,且精度非常高。但实际上3D打印粉末无法做到完美的球形,尤其是VIGA工艺生产的粉末中一定会带有部分的空心球、粘结粉、片条状粉等等,这些特殊粉末的实际大小超过了设计的粗细粉末分界线,但它们仍然在会跟随气流进入到细粉中,因此球形度越差、空心比例越高的粉末,使用气流分级的效果越差。

  同时,对于钛合金、铝合金等较为活泼的金属,需要使用惰性气体循环的气流分级设备,使用成本会大幅上升。

  (3)批量分级的稳定性

  无论是筛网还是气流分级,在大批量连续分级时,粉末粒度分布的波动都会不断加大。

  使用筛网时,一般都需要加入超声波振动,这会使网孔不断变化,变化的过程基本上无法监控。特别是使用不锈钢筛丝时,其网孔的变化往往是不可逆的,并且更换新筛网后,由于筛网与框架连接的张力不同,实际的孔径还需要使用标准粉末进行校对。

  使用气流分级时,设备后端会有布袋除尘器,连续使用时布袋表面会因为内外压差而附着一层无法被反吹掉的细粉,这部分粉会降低布袋的实际过滤面积,减少气体通量,使前端粗细粉末的粒度分界线发生变化,需要经常调整进气量、分级频率等参数。

  (4)粉末合批

  对不同炉次的粉末进行合批是提升粉末稳定性的重要环节。1吨以内的粉末使用常规的混料设备就可以达到不错的效果,但混粉量超过1吨后,混料设备的真空管路、内部流道等结构的设计难度会大幅提升,尤其是内部流道,高端的设计能够减少50%以上的混料时间,大幅缩短生产周期。

  3、总结

  进行批量分级时,粉末粒度分布的稳定性会大幅下降,如果没有对应的工艺和设备进行即时调整,粉末的一致性会非常差,导致打印过程的不确定性大幅提高,同时也会降低打印件的综合性能。


  随着粉末生产能力的不断提升,分级设备的可靠性、稳定性和精准度必定成为影响粉末质量的重要环节。

  • 筛网
  • 粉末设备
您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

Gilson 吉尔森 SS-10 振动测试台

安静、紧凑的台式设备提供了对多向搅拌的完全控制,以实现基于材料类型的最佳性能。,用户可控制的广泛性能选项意味着SS-10适用于各种材料。药品,粉末和许多其他颗粒状材料在这个摇床上被有效地定尺寸。三维筛分作用使试样均匀分布在筛网表面,并不断调整颗粒的方向,以确保获得最大数量的通过机会。最佳粒径范围取决于材料类型,但通常情况下,10号和635号筛目之间的颗粒易于加工。也可使用200mm筛网。时间可以设置为99分99秒。10级振动功率可供选择,以实现不同材料的最佳分离效率。间隔(暂停)最长为99分钟,99秒可以编程到测试配置文件中。,坚固的外壳是粉末涂层钢,具有可调的水平脚和防滑橡胶垫。电气要求为115V\/60Hz。尺寸:12x16.5x28英寸(305x419x711毫米),宽x高。美国东部时间。

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘