相對于傳統粉末冶金法來說,3D打印技術(增材制造)雖然有生產成本更低、生產周期更短、生產效率更高且能制造出更復雜的合金結構等優勢,但是打印出來的鎢制品仍很有可能存在以下幾個問題,包括孔隙、殘余應力、密度、翹曲、裂紋及表面光潔度等。
一、孔隙
3D打印出來的鎢制品可能會存在孔隙,而這些微孔會降低產品的整體密度,進而導致裂紋和疲勞問題的出現。孔隙形成的原因有:一是3D打印過程本身就會產生小孔,特別是激光功率過低導致金屬粉末熔融不完全時;二是球形鎢粉帶來的;三是激光搭接過于稀疏,導致出現小孔。
二、殘余應力
當殘余應力超過鎢材料拉伸強度時,鎢零件將會有缺陷產生,如裂紋。殘余應力集中在零件和基板的連接處。在增材制造中,殘余應力由冷熱變化、膨脹收縮過程引起。
三、密度
鎢零件的密度與孔隙量成反比,這也就說孔隙越多,密度越低,而零部件耐疲勞性能越差。密度下降的原因除了與打印技術有關外,還與鎢粉的顆粒形狀、粒度、粒度分布等基本性能有關 。一般來說,球形、小粒度和窄粒度分布,更有利于制造出高密度的鎢制品。
四、裂紋
鎢零件裂紋的產生除了與本身的孔隙多、密度小有關外,還受操作不當的影響。當熱源功率過大時,冷卻過程就很可能會產生應力,進而導致零部件出現裂紋。此外分層現象的出現,很有可能導致層間發生斷裂。
五、表面光潔度
使用粉末床熔融方式生產的鎢零件較接近客戶所需要的形狀,但是產品表面相對粗糙;使用直接能量沉積法生產的零件也接近客戶所需要的形狀,不過它必須進行CNC處理。注意:粉末床熔融和直接能量沉積法是3D打印技術常見兩種常見的方式。
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