Ahoj! Ak ste niekedy fušovali do kovovej 3D tlače, tepelného nástreku alebo pokročilej výroby dielov, pravdepodobne ste už často počuli pojem „zliatinový prášok“. Ale tu je vec, ktorá mnohých ľudí nakopne – najmä nových ľudí, ktorí sa do hry práve dostanú: čo vlastnejeveľkosť častíc zliatinového prášku? Rozumiem, nie je to tá najúžasnejšia časť procesu, ale verte mi, je to jednoduché na to, ako váš konečný produkt dopadne. Ako niekto, kto sa v hre so zliatinovým práškom pohybuje už viac ako desať rokov, som na túto otázku odpovedal stokrát, takže si to poďme rozobrať tak, ako by som to urobil pre nového klienta, ktorý vstúpi do mojej kancelárie.
Po prvé, nekomplikujme to. Veľkosť častíc zliatinového prášku je len meradlom toho, aké veľké (alebo malé) sú malé kovové častice vo vašej dávke – akokoľvek jednoduché. Nie je to však univerzálne číslo. Je to rozsah, však? Napríklad, nemáte každú časticu presne 20 mikrónov; máte distribúciu a tá je najdôležitejšia. Pre kontext, mikrón je milióntina metra – takže zrnko piesku je zvyčajne 90 mikrónov alebo väčšie, zatiaľ čo ľudský vlas je hrubý asi 50 mikrónov. rozumieš? Takže keď hovoríme o veľkostiach prášku, sme v tom malom, malinkom svete.
Dovoľte mi to vyjadriť v reálnych podmienkach, pretože predávam rôzne druhy zliatinového prášku na všetky druhy prác. Zoberme si napríklad prášok z titánovej zliatiny – ak ho používate na 3D tlač fúziou prášku v lôžku (to je ten luxusný typ, pri ktorom roztavíte vrstvy prášku, aby ste vytvorili súčiastku), chcete rozsah veľkosti približne 15 až 45 mikrónov. Ak je príliš veľký, tlačiareň nedokáže položiť dostatočne tenkú vrstvu, takže vaša časť môže mať medzery alebo môže byť slabá. Ak je príliš malý, prášok sa celý zhlukuje a ťažko steká – navyše môže spôsobiť problémy s prachom, s ktorým musíme pri titáne zaobchádzať veľmi opatrne, pretože je reaktívny. Mal by som poznamenať, že rôzne aplikácie potrebujú rôzne rozsahy, takže vždy skontrolujte špecifikácie vášho procesu. A hej, ak potrebujete viac deetov, pozrite si našu stránku o prášku z titánovej zliatiny, kde nájdete presné rozsahy, ktoré ponúkame pre rôzne prípady použitia.
Počkajte, povedzme si o tom, prečo na veľkosti záleží aj nad rámec „tečúcej“ alebo „tlače“. Povedzme, že používate ferozliatinový prášok na poťahovanie dielov, aby boli odolné voči hrdzi alebo super tvrdé. Ak sú častice príliš hrubé, povlak bude nerovnomerný – vzniknú vám hrubé a tenké miesta a tie tenké sa rýchlo opotrebujú. Ak sú však príliš jemné, prášok sa nemusí „rozprsknúť“ hneď po nastriekaní, takže získate hrubý, porézny náter, ktorý nechráni dobre. V prípade prášku z ferozliatin zvyčajne pracujeme s rozsahom 45 až 150 mikrónov pre aplikácie tepelného nástreku a to sa testuje znova a znova, aby sme sa uistili, že to funguje. To je dôvod, prečo nepredávame len náhodný prášok – určujeme distribúciu veľkostí, pretože priamo ovplyvňuje váš konečný výsledok.
Ďalší veľký: prášok z karbidu volfrámu a kobaltu. Tieto veci sa používajú na rezné nástroje, vrtáky a diely, ktoré je potrebné poraziť. Tu je veľkosť častíckritickýpre tvrdosť a húževnatosť. Ak máte jemnejšie častice karbidu volfrámu (napríklad 1 až 10 mikrónov), získate tvrdší nástroj, ktorý udrží ostrie dlhšie, ale je o niečo krehkejší. Ak použijete hrubšie častice (10 až 30 mikrónov), nástroj je tvrdší, ale rýchlejšie sa opotrebuje. Takže náš mix je tu o vyvážení – v závislosti od toho, čo zákazník potrebuje. Už sa nám stalo, že k nám klienti prišli so zlou šaržou, pretože na rezacie čepele použili prášok s nesprávnou veľkosťou a jednoducho to nefungovalo. Nerobte tú chybu – veľkosť je tu všetko.
Presuňme sa na niečo známejšie: hliníkový bronzový prášok. To je zliatina zlatej farby, ktorá sa často používa na ozdobné diely, ložiská a komponenty ventilov. Pre diely, ktoré potrebujú hladkú povrchovú úpravu, ako sú dekoratívne nástavce, použijeme menšie častice – napríklad 10 až 50 mikrónov – pretože sa ukladajú rovnomerne a poskytujú pekný, jednotný vzhľad. V prípade ložísk by sme však mohli použiť o niečo hrubší rozsah (50 až 100 mikrónov), pretože o niečo väčšie častice pomáhajú s mazaním, keď sa ložisko pohybuje. Mal som zákazníka, ktorý vyrábal kovové šperky na mieru s naším hliníkovým bronzovým práškom a prisahali na jeho jemnú veľkosť, pretože ich odliate kusy vyzerali rovnako ako skutočný bronz – žiadne drsné hrany. To je druh detailov, ktoré prináša veľkosť.
A prášok z niklovej zliatiny – páni, to je pracant pre vysokoteplotné aplikácie, ako sú časti prúdových motorov alebo priemyselné pece. Tieto časti musia zvládnuť šialené teplo, takže prášok sa musí rovnomerne roztaviť a pevne spojiť. Ak je veľkosť častíc príliš nerovnomerná, niektoré častice sa roztopia pred ostatnými, čo vedie k slabým miestam alebo nezrovnalostiam v konečnej časti. V prípade prášku zliatiny niklu, ktorý sa používa pri fúzii laserového prášku, dodržíme hrúbku 15 až 53 mikrónov a pre povlaky tepelným nástrekom pre vysokoteplotné komponenty používame o niečo hrubšie (45 až 150 mikrónov). Testovali sme to v peciach, ktoré bežia pri 1 000 °C, a prášok správnej veľkosti nepraská ani sa neodlupuje – nesprávna veľkosť a rýchlo zlyhá. To je druh spoľahlivosti, na ktorú naši klienti počítajú, a začína to správnym výberom veľkosti.
Teraz, ako vlastne zmeriame túto veľkosť? Samozrejme, nie je to ako používať pravítko. Používame niečo, čo sa nazýva laserová difrakcia – vystrelíte laser cez vzorku prášku a spôsob, akým sa svetlo rozptyľuje, nám hovorí, aké veľké sú častice. Je rýchly a presný, a preto ho používajú všetci dobrí dodávatelia práškov. Prášok tiež preosievame cez rôzne veľkosti ôk, aby sme oddelili častice do špecifických rozsahov – napríklad, ak chcete len 15-45 mikrónov, preosievame všetko menšie ako 15 a väčšie ako 45. Niekedy robíme laserovú difrakciu aj sitovú analýzu, aby sme to skontrolovali, pretože nechcete žiadne prekvapenia, keď sa prášok dostane do vašej dielne.
Tu je bežná otázka, ktorú dostávam: znamená „jemnejšie“ „lepšie“? Krátka odpoveď: nie. Ak používate prášok na časť, ktorá musí byť tvrdá, hrubší môže byť lepší. Ak potrebujete hladký povrch alebo úzke tolerancie, jemnejšia cesta. Všetko závisí od vášho procesu a toho, čo bude časť robiť. Raz som mal klienta, ktorý si objednal super jemný titánový prášok, pretože si myslel, že z neho bude silnejší diel vytlačený 3D, ale nakoniec to spôsobilo problémy s tokom v jeho tlačiarni a vyrobil diely s väčšou pórovitosťou. Upravili sme ho na rozsah 20-63 mikrónov a jeho časti boli oveľa lepšie. To je dôvod, prečo hovoriť o veľkosti nie je len o číslach – ide o prispôsobenie týchto čísel vašim špecifickým potrebám.
Ďalšia vec, ktorú treba mať na pamäti: tvar častíc sa môže tiež spájať s veľkosťou, ale to je úplne iná konverzácia. Okrúhle častice lepšie tečú, a preto sa veľa prášku rozpráši (rozpráši na drobné kvapôčky, ktoré stuhnú do guľôčok). Nepravidelné častice môžu mať rôznu distribúciu veľkosti, ale fungujú pre určité aplikácie, ako je vstrekovanie kovov. Ale aj pri tvare je veľkosť stále základom všetkého. Môžete mať okrúhly púder, ktorý má nesprávnu veľkosť, a aj tak to nebude fungovať správne.
Takže ak hľadáte zliatinový prášok, nepýtajte sa len na „zliatinový prášok“ – spýtajte sa na rozsah veľkosti častíc. Či už potrebujete titán na 3D tlač, fero zliatinu na nátery, karbid volfrámu, kobalt na rezné nástroje, hliníkový bronz na ozdobné diely alebo zliatinu niklu na vysokoteplotné práce, veľkosť váš projekt urobí alebo rozbije. Mimochodom, máme aj vlastné rozsahy – ak potrebujete niečo, čo nie je bežne dostupné, môžeme s vami spolupracovať na nastavení presnej veľkosti, ktorú potrebujete.
Na konci dňa som to robil dosť dlho na to, aby som vedel, že ľudia chcú len prášok, na ktorý sa môžu spoľahnúť. Nechcú sa zaoberať časťami, ktoré zlyhajú, pretože prášok mal nesprávnu veľkosť, alebo aby museli prerábať celú dávku, pretože vybrali nesprávny rozsah. To je dôvod, prečo tu kladieme veľký dôraz na transparentnosť – povieme vám presne, akú veľkosť získavate, ako sa meria a prečo tento rozsah funguje pre vašu aplikáciu. Ak vás už nebaví jednať s dodávateľmi, ktorí predávajú len „prášok“ bez podrobností, obráťte sa na nás. Radi prejdeme vaším projektom, odpovieme na všetky vaše otázky o veľkosti častíc a spojíme vás so správnym zliatinovým práškom pre vašu prácu. Nedovoľte, aby malý detail, ako je veľkosť častíc, pokazil váš ďalší veľký projekt – kontaktujte nás a my sa postaráme, aby ste dostali presne to, čo potrebujete.
Referencie:
- ASTM B821-21, Štandardná testovacia metóda na distribúciu veľkosti častíc kovových práškov a príbuzných zlúčenín laserovou difrakciou
- Powell, GL a Edington, JW (1980). Vplyv veľkosti častíc prášku na vlastnosti spekaných zliatin. Journal of Materials Science, 15(10), 2570-2578.
- Spoločnosť pre tepelné spreje. (2020). Handbook of Thermal Spray Technology (2. vydanie). ASM International.
- Kruth, JP, Levy, G., Klocke, F., & Childs, THC (2007). Fenomény konsolidácie v laserovej a vrstvenej výrobe na báze prášku. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 56(2), 730-759.