Металлические порошки характеристика частиц для аддитивных производственных процессов

Аддитивные технологии производства представляют большой интерес, особенно в авиастроении. Металлическая 3D печать открывает совершенно новые возможности для снижения веса, а следовательно, и для снижения расхода керосина. Детали, которые раньше приходилось собирать из десятков отдельных компонентов, теперь могут быть изготовлены непосредственно в одном куске. Успехи в развитии аддитивного производства позволяют производить все больше деталей в больших количествах с помощью 3D-печати. Порошки, используемые для аддитивного производства, должны соответствовать самым высоким стандартам качества: распределение по размерам должно быть узким и должно быть известно как можно точнее, чтобы контролировать поведение материала в процессе спекания.

Контроль качества металлических порошков для аддитивного производства Лазерная дифракция в сочетании с анализом изображений: SYNC

Лазерная дифракция является стандартным методом определения распределения частиц по размерам во многих отраслях промышленности. Этот метод может также анализировать частицы в воздушном потоке или в виде суспензии в жидкости. Метод измерения основан на принципе, что лазерный свет дифрагирует или рассеивается под разными углами от частиц разного размера. Расчет распределения по размерам основан на анализе структуры рассеянного света. Сила метода измерения заключается в его высокой гибкости, простоте в обращении и чрезвычайно широком диапазоне измерений от 10 нм до 4 мм. Однако лазерная дифракция не подходит для определения формы частиц. По этой причине компания Microtrac оснастила свой мощный лазерный дифракционный анализатор SYNC дополнительным модулем камерой, работающий на принципе динамического анализа изображений. При этом используется та же измерительная ячейка и та же дисперсионная система, что и при анализе рассеянного света.

Пример Негабаритные Частицы

Многие производственные процессы, включая аддитивное производство, чувствительны к небольшим количествам крупных частиц (негабаритных). Например, эти крупные частицы могут привести к полостям или слабым местам в конечном продукте. Простого определения среднего или среднего размера частиц недостаточно для прогнозирования производительности производства. Объем частиц, превышающих определенный предельный размер, должен тщательно контролироваться. Можно определить спецификацию, согласно которой не более чем малая доля частиц может быть больше критического размера. Например, вы можете потребовать, чтобы не более 0,01% по объему частиц были больше 200 мкм. В этом примере измерения образец металлического порошка с различным количеством примесей (крупногабаритных частиц) был гравиметрически подготовлен и полученные распределения по размерам были проанализированы, чтобы проиллюстрировать, как высокоскоростная двухкамерная система CAMSIZER X2 может быть использована для поиска небольших количеств примесей с крупными частицами

Образец металлического порошка сначала просеивали через тестовое сито размером 200 мкм, чтобы обеспечить удаление крупных загрязнений. Затем этот просеянный порошок взвешивали и контролируемым образом добавляли небольшое количество крупных частиц. В результате была получена серия образцов с известным количеством примесей. Концентрации были 0.005%, 0.01%, 0.02%, 0.05%, 0.1%, 0.2% и 1% (массовая доля каждого). Количество образцов для анализа составляло примерно 35-40 граммов. Рис. 9, Рис. 10 и таблица показывают, насколько точно негабаритные частицы могут быть обнаружено с помощью прибора CAMSIZER.

В лазерной дифракции предполагается, что при благоприятных условиях крупногабаритные частицы могут быть обнаружены, если их процентное содержание составляет >2 % по объему. Лазерная дифракция оценивает сигнал, генерируемый всеми частицами одновременно. Поэтому это называется коллективным методом измерения, в отличие от метода измерения отдельных частиц, такого как анализ изображений, в котором каждая обнаруженная частица генерирует измеряемое значение. В лазерной дифракции, если доля определенной фракции слишком мала, вклад этих частиц в общий рассеянный световой сигнал также слишком мал, чтобы его можно было отличить от фонового шума. Эта ситуация не может быть компенсирована измерением больших количеств образцов. Сочетание анализа изображений и лазерной дифракции повышает вероятность обнаружения примесей, но производительность здесь не приближается к производительности специализированного динамического анализатора изображений, такого как CAMSIZER X2. В основном это связано со скоростью получения изображения CAMSIZER X2, которая в 14 раз выше. Система диспергирования, подача образца и настройка прибора SYNC оптимизирована для получения высококачественных данных рассеянного света в короткие сроки с дополнительной возможностью получения изображения. Все аппаратное обеспечение CAMSIZER X2, т. е. диспергирование, подача образцов, источники света и камеры оптимизированы для получения и оценки большого количества изображений за короткое время. Количество оцениваемых частиц, а также общее количество используемого материала образца значительно больше с помощью CAMSIZER X2. Тем не менее, прибор SYNC явно превосходит другие лазерные анализаторы в отношении обнаружения крупногабаритных частиц благодаря продвинутой оценке изображения.

Пример Спутники

Контроль качества металлических порошков для аддитивного производства Сравнение метода и итоги