金屬粉末材料如何與環(huán)境濕度相互作用以及這種相互作用對激光束熔化的影響？

背景

奧格斯堡弗勞恩霍夫 IGCV 研究所工作的Siegfried B?hr 為他的碩士論文選擇了這項挑戰(zhàn)性項目。

前提

為研究初始粉末中的水分與后續(xù)建筑部件的質(zhì)量之間是否存在某些相關(guān)性。首先必須要知道激光束熔化 (LBM) 的工作原理究竟是怎樣的。畢竟，LBM 是目前添加劑金屬粉末加工領(lǐng)域中使用比較常用的工藝。

工作原理

在建筑平臺上涂上一層薄薄的待加工粉末材料隨后，一條激光束連續(xù)掃射部件輪廓，在這個過程中粉末*熔化，并在凝固后形成一個剛性材料層。緊接著，將施工平臺降低一層厚度，再涂上一層新的粉末，用激光束再次勾勒出部件輪廓。

該過程一直持續(xù)，直到生成所有所需的層，并能夠取下建筑部件的成品。設(shè)備生產(chǎn)組件所需的所有工藝數(shù)據(jù)，如3D CAD數(shù)據(jù)，都是預(yù)先收集的。以這種方式生產(chǎn)的零部件越來越多地用于航空航天和汽車等關(guān)鍵行業(yè)。例如，某些發(fā)動機(jī)制造商正在批量生產(chǎn)和安裝使用添加劑制造的發(fā)動機(jī)零件。

實驗過程

完成這些試驗的設(shè)備需要滿足一些要求

在整個內(nèi)腔內(nèi)精確的溫度分布

可變濕度

便于操作

記錄軟件

溫度范圍：-10 ℃ ~ 100 ℃

濕度范圍：RH 10 % ~ RH 98 %

APT.line™ 內(nèi)腔預(yù)熱技術(shù)

采用電容式濕度傳感器和蒸汽加濕進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)

內(nèi)腔*由不銹鋼制成

BINDER 多功能管理軟件 APT-COM™ 基礎(chǔ)版

直觀的觸摸屏控制器，帶有時段和內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄的實時編程功能。

通過 USB 可讀取內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄器、開放格式的測量值。

試驗過程

研究時，B?hr 會將粉末樣品放在一個鋁盤中，然后將鋁盤置于腔體內(nèi)的一組天平上。天平被放置在防振底板上。該底板是由 BINDER 專門為此用途而量身定制的。通過在一定時間間隔內(nèi)記錄一系列氣候條件下的質(zhì)量，B?hr能夠動態(tài)記錄粉末中水分的增加。

通過這位年輕科學(xué)家進(jìn)行的測試，最終為金屬粉末的處理提出了一些實際應(yīng)用方面的建議。此外，研究還揭示了對激光束加工中水分問題的進(jìn)一步了解。B?hr 在弗勞恩霍夫 IGCV 研究所工作期間獲得的研究結(jié)果將提供給更廣泛的行業(yè)。

設(shè)備評價

“BINDER 箱體擁有強(qiáng)大的功能，例如，它也可以在常規(guī)情況下未預(yù)估到的高溫且極低的濕度條件下接近測試點對其進(jìn)行測試。即便是處于這樣的條件下，恒溫恒濕箱仍然可以保持其自身的氣候環(huán)境。"試驗結(jié)束 B?hr給予了BINDER 的恒溫恒濕箱 (KMF 115)高度評價。

恒溫恒濕箱的優(yōu)勢 

- 采用 APT.line™ 預(yù)熱腔實現(xiàn)均勻的氣候條件

- 自動的水管理和廢水管理系統(tǒng)

- 快速響應(yīng)的蒸汽加濕

- 超寬濕度范圍，最高可達(dá) RH 98 %

- 適用于嚴(yán)苛的壓力測試，例如在 85 °C 和 RH 85 % 下