Koks yra miltelių likučių poveikis dalių veikimui?

一, Miltelių likučių fizinė ir cheminė prigimtis: ryšys nuo mikroskopinių trūkumų iki makroskopinio gedimo
Miltelių likučius sudaro kietos dalelės, kurios nebuvo visiškai pašalintos per visą gamybos procesą. Jų sudėtis, dydis, forma ir pasiskirstymas turi tiesioginės įtakos dalių veikimui. 3D spausdinimo su metalu pasaulyje miltelių likučiai gali turėti nesusiliejusių metalo dalelių, oksidų inkliuzų arba palydovinių miltelių (smulkių dalelių, kurios prilimpa prie didesnių dalelių). Pavyzdžiui, 15 kartų panaudojus Ti6Al4V miltelius elektroninio pluošto lydymosi (EBM) procese, dalelių paviršiaus oksidinė danga sutirštėjo. Dėl to dalies viduje atsirado lydymosi gedimų, todėl ji 69 kartus mažiau atlaikė įtampą. Šis nedidelis trūkumas greičiausiai virs įtrūkimų šaltiniu, kai komponentas bus pakraunamas pakartotinai, o tai labai apribos jo naudojimo trukmę.
Elektronikos gamybos pasaulyje neorganiniai likučiai ant PCBA (spausdintinės plokštės mazgo) paviršiaus, įskaitant karbonatus ir karbidus litavimo sraute, gali sumažinti izoliacijos varžą ir padidinti nuotėkio srovę. Eksperimentai parodė, kad kai likutinė koncentracija yra didesnė nei 0,1 mg/cm², nuotėkio srovė tarp litavimo jungčių gali padidėti trimis dydžiais. Tai gali sukelti metalinio paviršiaus koroziją esant drėgnoms sąlygoms, dėl ko gali prastai kontaktuoti arba net gali sutrikti grandinė. Dėl organinių likučių, tokių kaip kanifolija ir riebalai, gali susidaryti izoliacinės dangos, kurios apsunkina elektros jungčių veikimą ir sukelia problemų, kurios ateina ir praeina.
2. Miltelių likučių įtaka detalės veikimui: kelių masto sujungimo efektas
1. Mechaninių savybių sumažėjimas: paslėpti nuovargio ir lūžimo katalizatoriai
Miltelių likučiai keičia medžiagų mikrostruktūrą, todėl keičiasi jų mechaninės charakteristikos. Tai, kaip likutiniai purslai yra paskirstomi lazerio miltelių sluoksnio lydymosi (LPBF) procese, yra glaudžiai susiję su nuskaitymo metodu. Tyrimai parodė, kad skenuojant oro srauto kryptimi (pvz., S-270 laipsnių) purslų nusėdimas ant miltelių sluoksnio gali padidėti 30 %, todėl lydalo baseine susidaro poringumas arba gali atsirasti nepilnų susiliejimo trūkumų, todėl sumažėja komponentų tankis. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad 316 l nerūdijančio plieno komponentų su 0,5 % porų tūrio procento nuovargio riba yra mažesnė 40 %, palyginti su komponentais be defektų.
Nuolatinis miltelių naudojimas taip pat gali pakeisti miltelių savybes, o tai gali turėti įtakos dalių veikimui. Pavyzdžiui, 15 kartų panaudojus 17-4PH nerūdijančio plieno miltelius, miltelių dalelių dydžio pasiskirstymas susiaurėjo (D10 sumažėjo nuo 20,8 μm iki 25,3 μm), palydovo milteliai sumažėjo, o sklandumas padidėjo 15%. Atsparumas tempimui beveik nepasikeitė, tačiau ilgas nuovargio laikas pailgėjo 20%. Taip yra todėl, kad perdirbti milteliai buvo užtepti tolygiau, o vietiniai gedimai buvo pašalinti. Bet jei milteliai yra labai oksiduoti (kaip Ti6Al4V milteliai), susidarys kietas ir trapus oksido sluoksnis. Tada šis sluoksnis bus geriausias plyšių plitimo būdas.
2. Mažiau patikimas funkcionalumas: tai dažna elektronikos ir biomedicinos mokslų problema.
Elektroninėje gamyboje miltelių likučių pavojai yra tarsi „uždelsto veikimo bomba“. Ištyrus problemą orlaivio elektroninėje įrangoje, paaiškėjo, kad 0,3 μm dulkių dalelės nusėdo ant integrinio grandyno, kurio griovelių atstumas yra 0,5 μm, paviršiuje, todėl po 2000 darbo valandų atsirado skylučių gedimai ir įtaiso gedimas. Talko miltelių likučiai (1–10 μm dalelių) medicininių pirštinių išorėje taip pat gali turėti bakterijų arba latekso baltymų, kurie gali sukelti alergiją. Klinikiniai tyrimai rodo, kad pirštinių, kurių sudėtyje yra 0,5 mg/g talko miltelių, naudojimas padidina medicinos personalo alerginių reakcijų riziką nuo 2% iki 15%, o sunkūs atvejai gali sukelti anafilaksinį šoką.
3. Proceso trukdžiai: miltelių sluoksnio poveikis azoto generatoriui sistemos lygiu
Miltelių likučiai taip pat gali pakenkti dalių veikimui, nes trukdo gamybos procesui. Droždami ar frezuodami keramiką, aliuminio oksido dulkės (kietumas HV2000), pridėtos prie kreipiančiųjų bėgių sistemos, subraižys kreipiamojo bėgio paviršių kaip švitrinis popierius. Tai padidins šiurkštumą Ra nuo 0,2 μm iki 1,0 μm, o tai sumažins apdorojimo tikslumą 50%. Susmulkinus anglies molekulinį sietą azoto generatoriuje, milteliai taip pat užblokuos adsorbcijos bokšto srauto kanalą. Tai sumažins azoto grynumą nuo 99,99% iki 95%, o tai nėra pakankamai geras elektroninių lustų gamybai. Dėl to 30% padidės produktų laužo procentas.
3, Kontrolės strategija ir technologinė riba: nuo pasyvaus pašalinimo iki aktyvios prevencijos
1. Proceso optimizavimas: sumažinkite gamybos likučių šaltinį
Nuskaitymo strategijos kūrimas: naudojant S-45 laipsnių arba S-180 laipsnių skenavimo kryptį LPBF procese, galima 40% sumažinti purslų nuosėdų ir miltelių sluoksnio kiekį.
Miltelių tvarkymas: kad milteliai nesuliptų, nes juose per daug smulkių miltelių (<20 μ m), you can use screening (such a 150 μ m sieve) and air flow classification to control the size of the particles. For instance, one airline cut the amount of 3D printed powder from 15% to 8%, and the parts' porosity went down from 0.8% to 0.2%.
Aplinkosaugos kontrolė: Elektroninių dirbtuvių švara pagal ISO 5 klasės (100 klasės) standartus gali sumažinti PCBA paviršiuje likusių teršalų kiekį 90%, o gedimų procentą - 75%.
2. Efektyvi valymo technologija: nuo atlikimo rankomis iki mašinų naudojimo
Valymo būdas, saugus nuo sprogimų: Tuobo priedų TCB serijos sistema sukurta taip, kad automatiškai išvalytų didelių 3D spausdintų ruošinių vidų ir apsaugotų juos nuo inertinių dujų. Jo miltelių atkūrimo greitis yra 98%, o rankų darbo laikas sutrumpėja 90%.
2025 m. išleistas kavos aparatas turėjo šią technologiją, kuri naudoja aukšto-dažnio vibraciją, kad pašalintų vamzdžių tvirtinimus ir sumažintų kavos miltelių kiekį aparate nuo 3 % iki 0,5 %.
Nano lygio aptikimas: miltelių likutinė morfologija analizuojama naudojant lazerinės difrakcijos metodą (0,1 μm tikslumu) arba skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM). Tai suteikia duomenų palaikymą proceso optimizavimui.
3. Naujos medžiagos: sumažina liekamąjį jautrumą
Sukurkite miltelius su mažu likučių kiekiu: gaminkite labai sferinius ir gerai tekančius miltelius (pvz., dujomis purškiami 316 l nerūdijančio plieno milteliai, Hall srauto matuoklis, įvertinantis takumą 25 s/50 g), kad sumažintumėte purslų kiekį paskirstant miltelius.
Biologiškai skaidi danga: cukranendrių pluoštas naudojamas medicininėms pirštinėms padengti. Šis pluoštas gali išsipūsti vandenyje, o tai gali sumažinti miltelių likučių nutekėjimą 20 % ir sumažinti alergijos riziką.
Dinaminis slėgio ištraukimas: gaminant kapsulinę kavą naudojamas segmentinis slėgio reguliavimas, siekiant pagerinti vandens tekėjimą, todėl kavoje liekančių smulkių miltelių kiekis sumažėja 15%.