Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из Электронно-лучевого плавления )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см электронно-лучевая печь .

Электронно-лучевое аддитивное производство или электронно-лучевая плавка ( ЭЛП ) - это разновидность аддитивного производства или 3D-печати металлических деталей. Сырье (металлический порошок или проволока) помещается под вакуум и сплавляется от нагрева электронным лучом. Этот метод отличается от селективного лазерного спекания, поскольку исходный материал плавится полностью. [1]

Системы на основе металлического порошка [ править ]

Металлические порошки можно объединить в твердую массу, используя электронный луч в качестве источника тепла. Детали изготавливаются путем расплавления металлического порошка слой за слоем электронным лучом в высоком вакууме.

Этот метод порошкового слоя позволяет получать полностью плотные металлические детали непосредственно из металлического порошка с характеристиками целевого материала. Машина EBM считывает данные из 3D-модели CAD и накладывает последовательные слои порошкового материала. Эти слои сплавляются вместе с помощью электронного луча, управляемого компьютером. Таким образом складываются детали. Процесс происходит в вакууме, что делает его пригодным для изготовления деталей из химически активных материалов с высоким сродством к кислороду, например титана. [2] Известно, что процесс работает при более высоких температурах (до 1000 ° C), что может привести к различиям в фазообразовании при затвердевании и твердотельном фазовом превращении . [3]

Порошковое сырье обычно предварительно легировано, а не смесь. Этот аспект позволяет классифицировать EBM с селективным лазерным плавлением (SLM), где конкурирующие технологии, такие как SLS и DMLS, требуют термической обработки после изготовления. По сравнению с SLM и DMLS, EBM в целом имеет более высокую скорость построения из-за более высокой плотности энергии и метода сканирования. [ необходима цитата ]

  • Оборудование для электронно-лучевой плавки

  • Arcam S12

  • Arcam A2

  • Arcam Q10

  • Система восстановления металлических порошков, используемых в аддитивном производстве EBM

Научные разработки [ править ]

Недавняя работа была опубликована ORNL , демонстрируя использование технологии EBM для управления локальными кристаллографическими ориентациями зерен в Inconel . [4] Другие заметные разработки были сосредоточены на разработке параметров процесса для производства деталей из таких сплавов, как медь , [5] ниобий , [6] Al 2024 , [7] объемное металлическое стекло , [8] нержавеющая сталь и титан. алюминид . В настоящее время коммерческие материалы для EBM включают технически чистый титан , Ti-6Al-4V , [9] CoCr., Инконель 718 , [10] и Инконель 625 . [11]

Системы на основе металлической проволоки [ править ]

Другой подход заключается в использовании электронного луча для расплавления сварочной проволоки на поверхности для создания детали. [12] Это похоже на обычный процесс 3D-печати для моделирования наплавленного металла, но с использованием металла, а не пластика. В этом процессе электронно-лучевая пушка обеспечивает источник энергии, используемый для плавления металлического сырья, которым обычно является проволока. Электронный луч - это высокоэффективный источник энергии, который можно точно сфокусировать и отклонить с помощью электромагнитных катушек со скоростью до тысяч герц. Типичные системы электронно-лучевой сварки имеют высокую доступную мощность, причем наиболее распространены системы мощностью 30 и 42 киловатт. Основным преимуществом использования металлических компонентов с электронными лучами является то, что процесс проводится в условиях высокого вакуума с 1 ×10 - 4 мм рт.ст. или выше, обеспечивая рабочую зону свободного от загрязнения , который не требует использования дополнительных инертных газов , обычно используемых с помощью лазера и процессов дуговой основы. При использовании EBDM исходный материал подается в ванну расплава, создаваемую электронным лучом. Благодаря использованию компьютерного числового управления (ЧПУ) ванна расплава перемещается по пластине-подложке, добавляя материал именно там, где он необходим для получения формы, близкой к конечной. Этот процесс повторяется слой за слоем, пока не будет получена желаемая трехмерная форма. [ необходима цитата ]

В зависимости от производимой детали производительность наплавки может составлять до 200 кубических дюймов (3300 см 3 ) в час. Для легкого сплава , такого как титан , это означает, что скорость осаждения в реальном времени составляет 40 фунтов (18 кг) в час. Широкий спектр технических сплавов совместим с процессом EBDM и легко доступен в виде сварочной проволоки на существующей базе поставщиков. К ним относятся, помимо прочего, нержавеющая сталь, кобальтовые сплавы, никелевые сплавы, медно- никелевые сплавы, тантал , титановые сплавы, а также многие другие ценные материалы. [ необходима цитата ]

Рынок [ править ]

В этой технологии широко используются титановые сплавы, что делает ее подходящим выбором для рынка медицинских имплантатов.

CE-сертифицированные вертлужные чашки производятся серийно с EBM с 2007 года двумя европейскими производителями ортопедических имплантатов, Adler Ortho и Lima Corporate . [ необходима цитата ]

Американский производитель имплантатов Exactech также получил разрешение FDA на вертлужную чашку, изготовленную по технологии EBM. [ необходима цитата ]

Также нацелены на применение в аэрокосмической и других высокотехнологичных отраслях механики, см. Ракетный двигатель Резерфорда .

Процесс EBM был разработан для изготовления деталей из гамма-алюминида титана и в настоящее время разрабатывается Avio SpA и General Electric Aviation для производства турбинных лопаток из γ-TiAl для газотурбинных двигателей. [13]

Первый EBM-станок в США размещен на факультете промышленного и системного проектирования в Университете штата Северная Каролина . [14]

См. Также [ править ]

  • 3D печать
  • Электронно-лучевая технология
  • Электронно-лучевая сварка

Ссылки [ править ]

  1. ^ «ASTM F2792 - 12a Стандартная терминология для технологий аддитивного производства, (отозвана в 2015 г.)» . Astm.org . Проверено 26 апреля 2017 .
  2. ^ "Электронно-лучевое плавление" . Thre3d.com. Архивировано из оригинала 3 февраля 2014 года . Проверено 28 января 2014 .
  3. ^ То же; и другие. (2014). «Тепловое воздействие на микроструктурную неоднородность материалов Inconel 718, изготовленных электронно-лучевым плавлением». Журнал материаловедения . 29 (17): 1920–1930. Bibcode : 2014JMatR..29.1920S . DOI : 10,1557 / jmr.2014.140 .
  4. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2014-10-30 . Проверено 29 октября 2014 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  5. ^ «Изготовление медных компонентов с электронно-лучевой плавкой» (PDF) . Asminterinternational.org . Проверено 26 апреля 2017 .
  6. ^ Мартинес; и другие. (2013). «Микроструктуры ниобиевых компонентов, изготовленных электронно-лучевым плавлением» . Металлография, микроструктура и анализ . 2 (3): 183–189. DOI : 10.1007 / s13632-013-0073-9 .
  7. ^ Mahale, Tushar Ramkrishna (2009). «Электронно-лучевая плавка перспективных материалов и конструкций» . Bibcode : 2009PhDT ....... 262M . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  8. ^ «Уникальный прорыв в производстве объемного металлического стекла» . Архивировано из оригинала на 2014-10-29 . Проверено 29 октября 2014 .
  9. ^ "Материалы, построенные EBM - Arcam AB" . Arcam.com . 2013-01-24 . Проверено 26 апреля 2017 .
  10. ^ «8-й Международный симпозиум по суперсплаву 718 и его производным: новые методы обработки» . Programmaster.org . Проверено 26 апреля 2017 .
  11. ^ "Журнал исследований материалов и технологий" . Архивировано из оригинала на 2014-10-29 . Проверено 29 октября 2014 .
  12. ^ "Видео: Электронно-лучевое прямое производство: современный машинный цех" . Mmsonline.com . Проверено 10 октября 2013 года .
  13. ^ «GE использует революционную новую электронную пушку для 3D-печати - в 10 раз более мощную, чем лазерное спекание» . 2014-08-18. Архивировано из оригинала на 2014-12-05 . Проверено 29 октября 2014 .
  14. ^ «Современное производство | Промышленное проектирование» .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Производство и технология пятое издание. Серопе Калпакджян.

Внешние ссылки [ править ]

  • Посмотрите и узнайте о электронно-лучевой плавке
  • Справочник инженера
  • Автомобильный дизайн
  • Презентация процесса Arcam (pdf)
  • Прямое производство: ARCAM, видео с описанием процесса EBM