Volfram on kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks valitud materjal tänu oma headele termomehaanilistele omadustele, nagu kõrge sulamistemperatuur, kõrge tihedus, kõrge soojusjuhtivus ja mõõdukas soojuspaisumine. Lisaks muudab selle suur tihedus ja äärmiselt madal pihustuserosiooni kiirus selle sobivaks kiirguse või muude äärmuslike keskkondade jaoks ning seda saab kasutada lainejuhtide, kollimaatorite, tuumareaktori plasmapinna komponentide jms tootmiseks, mis hõlmavad kosmose-, lennundus-, sõja-, meditsiini- ja tuumaenergiat. tööstused jne Paljud valdkonnad.
Volframmetalli eelised muudavad selle töötlemise keeruliseks. Puhta volframi sulamistemperatuur on 3410 kraadi Celsiuse järgi. Kuigi volframisulami sulamistemperatuur on langenud, on need kõik tulekindlad metallid, mida on tavapäraste meetoditega raske toota. Üldiselt saab volframit ja volframisulamid töödelda materjalideks pulbermetallurgia toorikute valmistamise, ekstrusiooni, sepistamise, valtsimise, ketramise ja tõmbamise teel, kuid töötlemiskulud on kõrged ja aeganõudvad ning valmistatavate osade struktuurne keerukus. on piiratud.
Viimastel aastatel on 3D-printimise tehnoloogia pakkunud vahendit volframmetalli valmistamiseks ja selle materjali tootmist on uuritud kasutades erinevaid 3D-printimisprotsesse nagu SLM, BJ, FDM ekstrusioon ja DLP, mis põhinevad otsesel sulatamisel. ja paagutamine. teostatavus. Tsementkarbiidi tootvad ettevõtted loodavad, et see uus tehnoloogia võib avada uue tee volframmetalli tootmiseks ning ka peamised 3D-printimise seadmete tootjad on aktiivselt uurinud volframmetalli vormimisprotsessi ja väljendanud oma läbimurdeid.
Sulamispõhine otsene laser-3D-printimine
Selektiivne lasersulatus (SLM/L-PBF) on üks edukamaid lisandite valmistamise tehnikaid ülitäpsete ja kvaliteetsete funktsionaalsete osade tootmiseks. Tuntud metallist 3D-printimise tootjad Hiinas on aastate jooksul väitnud, et on vallutanud volframi laser-3D-printimise ja selle rakenduse edukalt realiseerinud. Kõik toodud näited on meditsiiniliseks kasutamiseks mõeldud volframvõred ja säästvaid on vähe. aruanded.
Laseripõhise tehnoloogia suurimaks probleemiks on temperatuurigradientide olemasolu, mis võivad kergesti põhjustada jääkpingeid ja põhjustada pragunemist. Lawrence Livermore'i riikliku labori teadlased tõid välja, et volframi 3D-printimise uuringutes on teatatud suuremast kui 98 protsendilisest tihedusest, kuid mikropragude teke on vältimatu. 3D-printimise tehnoloogia viide on saanud teada mitme selle materjali uurimisega tegeleva üksuse teadlaste kohta. Volframvõrke on suhteliselt lihtne printida. Kuigi tugevus ei ole kõrge, suudavad need täita kiirgusvarjestuse meditsiinilisi nõudeid. Väga lihtne printimise ajal puruneda.
Volframi laserprintimist saab parandada legeerimise ja protsessi optimeerimise kaudu, kuid mõlemal lähenemisviisil on olnud piiratud edu. Suure tihedusega volframisulamite puhul on komponentide mitmekesisuse tõttu omadused väga erinevad, sulamistemperatuur varieerub kuni 2400 kraadini ja iga elemendi küllastunud aururõhk on erinev. Tianjini ülikooli ja Kesk-Lõuna ülikooli teadlased tõid välja ka, et SLM-i abil on raske tagada volframisulamite komponentide juhitavust, samuti on keeruline valmistada suurepäraste mehaaniliste omadustega täistihedusega volframisulameid.
Kahtlemata on laseri kasutamine volframvõrede tootmiseks märkimisväärne läbimurre ja laseri otsese sulatamise kõige edukam rakendus, kuid volframi rakendamine pole mõeldud ainult võredele.
Paagutamisel põhinev kaudne 3D-printimine
Paagutamisel põhinev kaudne 3D-printimine annab veel ühe töötlemismeetodi volframmetallmaterjalide moodustamiseks. Peamised protsessid hõlmavad ekstrusiooni, valguskõvastumist ja sideaine pihustamist. Nende protsesside eesmärk on kõigepealt moodustada detaili toorik ja seejärel kasutada traditsioonilist pulbermetallurgia protsessi, et realiseerida volframmetalli paagutamine ja tihendamine.
Pulberekstrusioontrükk (Powder Extrusion printing, PEP) on näide, sellel tehnoloogial ei ole rangeid nõudeid originaalpulbri sfäärilisusele ja voolavusele, kuumutades metallipulbri ja polümeersideainega segatud graanuleid sulapasta vedelikuks ja sadestades. see kiht-kihilt, et saada roheline keha, pärast rasvaäratamist ja paagutamist saab moodustada soovitud struktuuri ja suure jõudlusega sulamist osa.
Volframisulamist roheline korpus
Volframisulam pärast paagutamist
Pulbersulamekstrusiooni kaudse 3D-printimise tehnoloogia kasutamisel on volframisulamist osade printimisel teatud eelised, mis võimaldab valmistada peaaegu võrgukujulisi konstruktsiooniosi. Veelgi enam, see vormimisprotsess on lihtne, ei vaja laserseadmeid ning sellel on madalad seadmed ja materjali sisendkulud. See sobib pulbermetallurgias kasutatavate pulbermaterjalide jaoks ja sellel on madala temperatuuriga vormimise ja kõrge temperatuuriga vormimise omadused.
Tehke kokkuvõte
Igal protsessil on oma eelised ja puudused. Praegusel volframmetallplokkide otsesel lasertootmisel on puudujääke pragunemises ja vormimises ning ekstrusiooni ja paagutamise skeemi on keeruline valmistada õhukeseseinalisi võrekonstruktsioone.