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3D打印

SLM金屬3D打印成敗關(guān)鍵丨一文說透粉末質(zhì)量要求與五大制備工藝

激光制造網(wǎng) 來源:華工激光精密事業(yè)群2025-07-07 我要評(píng)論(0 )   

01選擇性激光熔化技術(shù)(SLM)選擇性激光熔化技術(shù)(SLM)目前應(yīng)用最廣泛的金屬增材制造技術(shù),可用于快速原型制作和批量生產(chǎn),被廣泛用于航空航天、汽車模具等領(lǐng)域的精密...

01選擇性激光熔化技術(shù)(SLM)

選擇性激光熔化技術(shù)(SLM)目前應(yīng)用最廣泛的金屬增材制造技術(shù),可用于快速原型制作和批量生產(chǎn),被廣泛用于航空航天、汽車模具等領(lǐng)域的精密零部件制造。

SLM技術(shù)的原理是利用高能量的激光束選擇性地逐層熔化和熔合金屬粉末,從而燒結(jié)成型為結(jié)構(gòu)致密的金屬零部件,對(duì)粉末原料的要求很高。金屬粉末的質(zhì)量直接影響零件的致密性、機(jī)械性能、表面質(zhì)量和微觀組織。


02金屬粉末質(zhì)量要求及制備方法

要確保量產(chǎn)的高良率和一致性,質(zhì)量良好、品控穩(wěn)定的金屬粉末是3D打印生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。為滿足SLM增材制造裝備及工藝要求,金屬粉末必須具備較窄的粒度分布區(qū)間、良好的球形度、較低的氧氮含量和較高的松裝密度等特征。

SLM技術(shù)原料粉末質(zhì)量要求 

粒徑分布

過粗:層間結(jié)合力差,易產(chǎn)生孔隙

過細(xì):流動(dòng)性差,易飛散污染設(shè)備腔體

球形度

高球形度粉末流動(dòng)性更佳,鋪粉更均勻

氧含量

過高的氧含量會(huì)在打印中局部生成氣眼等缺陷,影響工件致密性及力學(xué)性能

松裝密度

關(guān)系到打印過程中粉末的流動(dòng)性、填充性能、打印均勻性,最終影響產(chǎn)品的致密度

氣霧化法(GA)、等離子旋轉(zhuǎn)電極法(PREP)、等離子炬霧化法(PA)以及等離子球化法(PS)是當(dāng)前增材制造用金屬粉末的主要制備方法,其中氣霧化制備常用技術(shù)包括坩堝真空感應(yīng)熔煉霧化(VIGA)無坩堝電極感應(yīng)熔煉氣霧化(EIGA),以上方法均可制備球形或近球形金屬粉,可以根據(jù)不同的材料特性和應(yīng)用需求選擇。


有坩堝真空感應(yīng)熔煉氣霧化法(VIGA

適用材料:鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金、鋁基合金、銅基合金等合金粉末制備

制備過程:采用坩堝熔煉合金材料,合金液經(jīng)中間包底部導(dǎo)管流至霧化噴嘴處,被超音速氣體沖擊破碎,霧化成微米級(jí)尺度的細(xì)小熔滴,熔滴球化并凝固成粉末。

工藝優(yōu)點(diǎn):效率高、合金適應(yīng)范圍廣、成本低、粉末粒度可控

工藝缺點(diǎn):球形度稍差,衛(wèi)星粉多,空心粉率較高,存在空氣夾帶現(xiàn)象


無坩堝電極感應(yīng)熔煉氣霧化法(EIGA

適用材料:鈦及鈦合金、鈦鋁金屬間化合物等粉末制備

制備過程:將緩慢旋轉(zhuǎn)的預(yù)合金棒降低至一個(gè)環(huán)形感應(yīng)線圈中進(jìn)行電極熔化,電極熔滴落入氣體霧化噴嘴系統(tǒng),在惰性氣體(氬氣/氦氣)中霧化成粉,全程無坩堝接觸

工藝優(yōu)點(diǎn):避免坩堝雜質(zhì)污染,粉末純凈度高,節(jié)約材料,生產(chǎn)靈活,細(xì)粉產(chǎn)出多

工藝缺點(diǎn):加工較繁瑣,連續(xù)生產(chǎn)對(duì)技術(shù)要求高,成本較高,需要棒狀原料


等離子旋轉(zhuǎn)電極法 (PREP

適用材料:鈦合金、高溫合金等合金粉末制備

制備過程:利用等離子體加熱金屬棒端,同時(shí)棒料進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),依靠離心力使熔化液滴細(xì)化,在表面張力作用下球化并凝固形成粉末

工藝優(yōu)點(diǎn):粉末表面清潔、球形度高、伴生顆粒少、無空心/衛(wèi)星粉、流動(dòng)性好、高純度、低氧含量、粒度分布窄

工藝缺點(diǎn):粉末粒度較粗,細(xì)粉收得率低,成本偏高


等離子炬霧化法(PA

適用材料:純鈦及鈦合金、鎳基合金、鈷鉻合金、鐵基合金等合金粉末制備

制備過程:對(duì)稱安裝在熔煉室頂端的離子體炬可形成高溫等離子體焦點(diǎn),專用送料裝置將金屬絲送入等離子體焦點(diǎn)后迅速熔化或汽化,被等離子體高速?zèng)_擊分散霧化成超細(xì)液滴或氣霧狀,在霧化塔中飛行沉積過程中,被氬氣冷卻凝固成超細(xì)粉末。

工藝優(yōu)點(diǎn):粉末純度高、質(zhì)量好

工藝缺點(diǎn):產(chǎn)率低、成本高、產(chǎn)出有空心粉末,需要絲材原料


等離子球化法(PS

Plasma Spheroidization

適用材料:鉭、鎢、鈮和鉬等粉末制備

制備過程:將不規(guī)則的金屬粉末經(jīng)過熱等離子氣體,使金屬顆粒被重新熔化成液滴并自由落下,通過表面張力使金屬液滴重新團(tuán)聚成球形金屬粉末。

工藝優(yōu)點(diǎn):可制備高熔點(diǎn)材料粉末

工藝缺點(diǎn):加熱周期長、難以大規(guī)模生產(chǎn)、易造成低熔點(diǎn)元素?fù)]發(fā),需要粉狀原料


03華工激光增材制造解決方案

在消費(fèi)電子行業(yè)微型化、復(fù)雜化與快速迭代的趨勢下,3D打印技術(shù)正加速滲透3C零部件批量制造領(lǐng)域,以求縮短生產(chǎn)周期和降低成本。面對(duì)3C行業(yè)對(duì)零件表面質(zhì)量、尺寸精度及批量化產(chǎn)能的嚴(yán)苛要求,SLM技術(shù)憑借成型精度高、致密度高、復(fù)雜設(shè)計(jì)一體成型等優(yōu)勢,成為3C行業(yè)金屬件批量化量產(chǎn)的理想解決方案。

華工激光全面布局3D增材制造,聚焦SLM穩(wěn)定量產(chǎn)難題,推出3C行業(yè)批量化金屬件SLM增材制造領(lǐng)域解決方案。

SLM精密金屬3D打印智能裝備

LSP260E

專為3C行業(yè)批量化金屬件SLM增材制造打造,支持不銹鋼、鈦合金、鋁合金等多種金屬粉末原料,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀的精密成型,滿足多樣化應(yīng)用需求,廣泛應(yīng)用于3C電子、航空航天、醫(yī)療植入、模具制造等領(lǐng)域。

安全環(huán)保:

粉末封閉管理,集中送粉,避免爆燃

高效生產(chǎn):

4激光并行掃描結(jié)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)高效協(xié)同控制技術(shù),邊鋪邊打,效率飛升

穩(wěn)定可靠:

自研HGTECH激光器,功率穩(wěn)定性好,光電轉(zhuǎn)化效率高

占地較小:

成型尺寸260mm整機(jī)尺寸1700mm

HGTECH

聚焦SLM技術(shù)大規(guī)模量產(chǎn)行業(yè)痛點(diǎn),華工激光結(jié)合3C行業(yè)特點(diǎn)和增材設(shè)備現(xiàn)狀,開發(fā)3C行業(yè)激光精密增材制造解決方案,重新定義3C金屬零件精密制造,為客戶提供高效、精密、可靠的金屬增材制造解決方案,助力智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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