Twngsten yw'r deunydd o ddewis ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel oherwydd ei briodweddau thermomecanyddol da megis pwynt toddi uchel, dwysedd uchel, dargludedd thermol uchel, ac ehangiad thermol cymedrol. Yn ogystal, mae ei ddwysedd uchel a'i gyfradd erydu sbuttering hynod o isel yn ei gwneud yn addas ar gyfer ymbelydredd neu amgylcheddau eithafol eraill a gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu tonnau, cyflinwyr, cydrannau arwyneb plasma adweithyddion niwclear, ac ati, gan gwmpasu awyrofod, hedfan, milwrol, meddygol a niwclear. diwydiannau, ac ati. Llawer o feysydd.
Mae ystod eang o fanteision metel twngsten hefyd yn ei gwneud hi'n anodd ei brosesu. Mae pwynt toddi twngsten pur mor uchel â 3410 gradd Celsius. Er bod pwynt toddi aloi twngsten yn cael ei ostwng, maen nhw i gyd yn fetelau anhydrin, sy'n anodd eu cynhyrchu trwy ddulliau confensiynol. Yn gyffredinol, gellir prosesu aloion twngsten a thwngsten yn ddeunyddiau trwy wneud gwag meteleg powdr, allwthio, gofannu, rholio, nyddu a lluniadu, ond mae'r gost brosesu yn uchel ac yn cymryd llawer o amser, a chymhlethdod strwythurol y rhannau y gellir eu cynhyrchu. yn gyfyngedig.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg argraffu 3D wedi darparu modd o gynhyrchu metel twngsten, ac archwiliwyd gweithgynhyrchu'r deunydd hwn gan ddefnyddio gwahanol brosesau argraffu 3D megis SLM, BJ, allwthio FDM, a DLP, sy'n seiliedig ar doddi uniongyrchol. a sintro. dichonoldeb. Mae cwmnïau gweithgynhyrchu carbid sment yn gobeithio y gall y dechnoleg newydd hon agor ffordd newydd ar gyfer gweithgynhyrchu metel twngsten, ac mae gweithgynhyrchwyr offer argraffu 3D prif ffrwd hefyd wedi archwilio'r broses ffurfio metel twngsten yn weithredol ac wedi mynegi eu bod wedi gwneud datblygiadau arloesol.
Argraffu laser 3D uniongyrchol yn seiliedig ar doddi
Toddi laser dewisol (SLM / L-PBF) yw un o'r technegau gweithgynhyrchu ychwanegion mwyaf llwyddiannus ar gyfer cynhyrchu rhannau swyddogaethol manwl uchel ac o ansawdd uchel. Dros y blynyddoedd, mae gweithgynhyrchwyr argraffu metel 3D adnabyddus yn Tsieina wedi datgan eu bod wedi goresgyn yr argraffu laser 3D o twngsten a gwireddu'r cais yn llwyddiannus. Mae'r enghreifftiau a roddir i gyd yn gridiau twngsten at ddefnydd meddygol, a phrin yw'r rhai cynaliadwy. adroddiadau.
Y broblem fwyaf gyda thechnoleg sy'n seiliedig ar laser yw bodolaeth graddiannau tymheredd, a all arwain yn hawdd at straen gweddilliol ac achosi cracio. Tynnodd ymchwilwyr yn Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore sylw at y ffaith, mewn astudiaethau argraffu 3D ar twngsten, bod dwyseddau uchel o fwy na 98 y cant wedi'u hadrodd, ond nad oes modd osgoi ffurfio microcraciau. Mae cyfeirnod technoleg argraffu 3D wedi dysgu am ymchwilwyr o sawl uned sy'n ymwneud ag ymchwil y deunydd hwn. Mae gridiau twngsten yn gymharol hawdd i'w hargraffu. Er nad yw'r cryfder yn uchel, gallant fodloni'r gofynion meddygol ar gyfer cysgodi ymbelydredd. Hawdd iawn i'w gracio wrth argraffu.
Gellir gwella argraffu twngsten â laser trwy aloi a optimeiddio prosesau, ond ychydig o lwyddiant a gafodd y ddau ddull. Ar gyfer aloion twngsten dwysedd uchel, oherwydd yr amrywiaeth o gydrannau, mae'r priodweddau'n amrywio'n fawr, mae'r pwynt toddi yn amrywio hyd at 2400 gradd, ac mae pwysedd anwedd dirlawn pob elfen yn wahanol. Tynnodd ymchwilwyr o Brifysgol Tianjin a Phrifysgol De Canolog sylw hefyd ei bod yn anodd sicrhau rheolaeth y cydrannau mewn aloion twngsten trwy ddefnyddio SLM, ac mae hefyd yn anodd cynhyrchu aloion twngsten dwysedd llawn gyda phriodweddau mecanyddol rhagorol.
Yn ddiamau, mae'r defnydd o'r laser i gynhyrchu gridiau twngsten yn ddatblygiad sylweddol a'r cais mwyaf llwyddiannus o doddi laser uniongyrchol, ond nid yw cymhwyso twngsten ar gyfer gridiau yn unig.
Argraffu 3D anuniongyrchol yn seiliedig ar sintro
Mae argraffu 3D anuniongyrchol yn seiliedig ar sintering yn darparu dull prosesu arall ar gyfer ffurfio deunyddiau metel twngsten. Mae'r prif brosesau yn cynnwys allwthio, halltu ysgafn, a chwistrellu rhwymwr. Mae'r prosesau hyn i ffurfio gwag y rhan yn gyntaf, ac yna defnyddio'r broses meteleg powdr traddodiadol i wireddu sintering a densification metel twngsten.
Mae argraffu Allwthio Powdwr (Argraffu Allwthio Powdwr, PEP) yn enghraifft, nid oes gan y dechnoleg hon ofynion llym ar sphericity a hylifedd y powdr gwreiddiol, trwy wresogi'r pelenni wedi'u cymysgu â powdr metel a rhwymwr polymer i mewn i bast tawdd Hylif, a dyddodi mae'n haen wrth haen i gynhyrchu corff gwyrdd, ar ôl diseimio a sintering, gellir ffurfio rhan aloi gyda'r strwythur dymunol a pherfformiad uchel.
Corff gwyrdd aloi twngsten
Aloi twngsten ar ôl sintro
Mae gan y defnydd o dechnoleg argraffu 3D anuniongyrchol allwthio toddi powdwr fanteision penodol wrth argraffu rhannau aloi twngsten, sy'n ei gwneud hi'n bosibl cynhyrchu rhannau strwythurol siâp ger-rhwyd. Ar ben hynny, mae'r broses ffurfio hon yn syml, nid oes angen dyfeisiau laser arni, ac mae ganddi gostau mewnbwn offer a deunydd isel. Mae'n addas ar gyfer deunyddiau powdr a ddefnyddir mewn meteleg powdr ac mae ganddo nodweddion ffurfio tymheredd isel a ffurfio tymheredd uchel.
Crynhoi
Mae gan bob proses ei fanteision a'i anfanteision ei hun. Mae gan y gweithgynhyrchu laser uniongyrchol presennol o flociau metel twngsten ddiffygion o ran cracio a ffurfio, ac mae'r cynllun allwthio a sinterio yn anodd cynhyrchu strwythurau grid waliau tenau.