몇 년 동안 파우더 베드 옆에 서 있었던 사람이라면 누구나 똑같은 말을 할 것입니다. 즉, 기계가 주목을 받지만 결과는 파우더가 결정한다는 것입니다. 적층 제조 분말은 상용 필러가 아닙니다. 가공된 공급원료이며, 화학, 입자 크기 분포, 모양 및 청결도는 귀하가 만드는 모든 부품에 적용됩니다. 올바르게 설정하면 프로세스가 예측 가능해집니다. 잘못 이해하면 설명할 수 없는 다공성을 쫓는 데 몇 주가 소요됩니다.
우리는 합금 분말을 생산하고 이를 클래딩, 스프레이 및 마모 부품 제조에 적용하는 데 오랜 시간을 투자했기 때문에 이 가이드는 브로셔가 아닌 작업 현장에서 작성되었습니다. 이러한 분말이 무엇인지, 주요 제품군이 어떻게 다른지, 실제로 어떤 사양이 중요한지, 실행하는 공정에 분말을 맞추는 방법을 다룹니다.
실제로 적층 가공 분말의 정의
분말 기반 적층 제조에서는 금속 분말이 층별로 고체 부분으로 통합됩니다. 결합은 기계에 따라 다양한 방식으로 발생합니다. 레이저 또는 전자 빔은 분말 베드 융합에서 각 층을 녹이고, 프린트 헤드는 소결 전에 바인더 분사로 바인더를 증착하며, 지향성 에너지 증착에서는 노즐을 통해 공급될 때 집중 에너지원이 분말을 녹입니다.
이는 기존의 분말 야금과 분리될 가치가 있습니다. 프레스 앤 소결 PM은 분말이 가열되기 전에 고압에서 압축되기 때문에 불규칙하고 각진 입자를 견딜 수 있습니다. 적층 공정에서는 일반적으로 그렇게 할 수 없습니다. 파우더는 얇고 균일한 층으로 흐르고 퍼져야 하며 한 층에서 다음 층으로 일관되게 에너지를 흡수해야 합니다. 그렇기 때문에 AM 공급원료는 거의 항상 가스 또는 플라즈마 원자화되고 구형이며 엄격하게 등급이 매겨져 있습니다. 이는 마케팅이 아닌 공정 물리학이 요구하는 것입니다.
알아둘 만한 가치가 있는 실제적인 중복도 있습니다. 레이저 클래딩 및 열 분사용으로 개발된 분말은 프린터 분말과 가까운 사촌입니다. 동일한 분무 경로, 동일한 야금, 종종 다른 크기 절단이 가능합니다. 양측을 모두 이해하는 공급업체는 일반적으로 많은 시행착오를 줄일 수 있습니다.
주요 파우더 계열과 각각의 장점
대부분의 산업용 AM 분말은 소수의 제품군에 속합니다. 아래 표는 규칙서가 아닌 대략적인 지도입니다. 각 가문에는 수십 개의 등급이 있으며 등급은 성보다 훨씬 더 중요합니다.
| 분말 계열 | 전형적인 강점 | 일반적으로 사용되는 곳 |
|---|---|---|
| 철 기반 | 비용 효율적이고 경도가 높으며 후가공이 용이함 | 일반 기계 부품, 공구, 철강 부품 클래딩 |
| 니켈 기반 | 내식성, 인성, 우수한 고온 거동 | 화학 및 공정 장비, 항공우주 인접 부품, 클래딩 |
| 니켈 기반 superalloy | 고온에서 유지되는 강도, 내산화성 | 열간 부품, 용광로 하드웨어, 에너지 장비 |
| 코발트 기반 | 내마모성, 고온경도, 내마모성 | 밸브 시트, 나사, 펌프 부품, 표면 경화 및 클래딩 |
| 구리 기반 | 열 및 전기 전도성 | 방열판, 유도 부품, 전도성 인서트 |
| 초경복합체 | 매우 높은 경도, 탁월한 연마 마모 수명 | 절단 및 채광 도구, 마모 플레이트, 코팅층 |
| 세라믹 및 산화물 | 열 장벽, 절연, 화학적 불활성 | 플라즈마 분사 코팅, 고온 표면 |
코발트 기반 합금은 마모 방지 기능이 뛰어나기 때문에 특별히 언급할 가치가 있습니다. 부품이 문지르거나 미끄러지거나 뜨거운 연마 접촉이 있는 경우 코발트 재종은 종종 더 단단하지만 부서지기 쉬운 대안보다 성능이 뛰어납니다. 동일한 재료가 프린터와 용접 토치에 모두 사용되기 때문에 우리는 이러한 분말을 광범위하게 보유하고 있습니다.
마모 및 고온 서비스용 코발트 기반 합금 분말 밸브, 다이, 로터 및 마모 오버레이에 대한 28-53 HRC 범위의 SD-Co 등급을 찾아보세요. 물리적 행동을 평가하기 전에 화학 및 입자 절단을 비교하십시오. 제품보기 → 중요한 입자 크기, 모양 및 사양
두 개의 분말은 동일한 화학 인증서를 가지고 있으며 기계에서 완전히 다르게 작용할 수 있습니다. 차이점은 일반적으로 물리적 특성에 있으며, 이는 우리가 신규 고객과 가장 먼저 논의하는 사항입니다.
분말 사양 읽기
- 입자 크기 분포: 절단은 층 두께와 기계와 일치해야 합니다. 15-45 µm 절단은 미세 파우더 베드 시스템에 적합합니다. 지향성 에너지 증착 및 전자빔 작업에는 45~105μm가 더 일반적입니다.
- 구형도 및 표면 질감: 둥글고 매끄러운 입자가 고르게 퍼지고 잘 흐릅니다. 위성 및 불규칙한 조각으로 인해 줄무늬가 생기고 일정하지 않게 녹는 현상이 발생합니다.
- 유속 및 겉보기 밀도: 이는 데이터시트뿐만 아니라 호퍼와 리코터에서 분말이 어떻게 거동하는지 알려줍니다.
- 산소 및 질소 함량: 연성이 낮고 용접 결함이 발생하는 가장 일반적인 숨겨진 원인입니다.
- 입자 내부의 다공성: 내부 공극은 용융 후에도 살아남을 수 있으며 나중에 부품에 가스 다공성으로 나타날 수 있습니다.
- 습기 및 오염: 흡습성 등급 및 장기간 보관 시 특히 중요합니다.
분포 곡선이 실제 빌드 동작에 어떤 영향을 미치는지에 대해 더 자세히 알고 싶다면 입자 크기 분포 실질적인 결과를 살펴봅니다.
분말이 만들어지는 방법
거의 모든 AM 등급 금속 분말은 용융으로 시작됩니다. 가스 원자화는 고압의 불활성 가스를 사용하여 작은 물방울로 녹아 거의 구형 입자로 굳어지는 방식으로 분해됩니다. 이는 니켈, 코발트 및 철 등급의 가장 일반적인 경로입니다. 물 원자화는 더 저렴하고 빠르지만 불규칙한 모양을 생성하므로 주로 프레스 및 소결 및 일부 클래딩 응용 분야에 사용됩니다. 플라즈마 원자화 및 원심 원자화는 구형의 저위성 분말을 생산하므로 더욱 까다로운 티타늄 및 초합금 시장을 장악하고 있습니다.
원자화 단계는 이야기의 절반에 불과합니다. 체질, 분류, 혼합 및 포장을 통해 귀하가 받은 사양이 귀하가 주문한 사양과 일치하는지 여부가 결정됩니다. 당사 공장에서는 원료 용융물부터 완제품, 체로 거른 제품까지 분말이 생산됩니다. 이는 산소 픽업 및 배치 간 변화를 제어할 수 있는 유일한 방법입니다.
귀하의 프로세스에 맞는 파우더 매칭
보편적으로 "최고의" 분말은 없습니다. 공정, 형상 및 비용 목표에 가장 적합한 분말만 있을 뿐입니다. 파우더 베드 융합에서는 미세하고 흐름이 자유로운 절단과 낮은 산소가 필요합니다. 지향성 에너지 축적은 크기에 훨씬 더 관대하지만 공급 일관성에 민감합니다. 레이저 클래딩은 그 사이 어딘가에 위치하며 일반적으로 더 거칠고 엄격하게 제어되는 절단에서 가장 잘 작동하므로 용융 풀이 속도에서 안정적으로 유지됩니다.
또한 빌드 후에 무슨 일이 일어날지 생각해 보는 것도 도움이 됩니다. 아름답게 가공하는 재종은 연마할 부품에 적합하지 않을 수 있으며, 내마모성이 뛰어난 재종은 마무리가 어려울 수 있습니다. 후처리 경로를 조기에 결정하면 일반적으로 분말 선택 범위가 2~3개로 좁아집니다.
니켈, 코발트, 철의 레이저 클래딩 합금 분말 후처리를 계획하기 전에 53~150μm 절단 및 경도 범위를 갖춘 니켈, 코발트 및 철 기반 분말과 초경 복합재를 검토하여 최종 등급을 선택하세요. 제품보기 → 재사용, 취급 및 품질 관리
파우더는 가격이 비싸서 거의 모든 사람이 재사용합니다. 괜찮습니다. 한도 내에서는요. 각 사이클마다 재료가 열, 습기 및 취급에 노출되며 산소가 위로 올라가는 동안 미세분율이 증가합니다. 실행 가능한 접근 방식은 다음과 같습니다.
- 배치당 재사용 주기 수를 추적하고 이를 빌드와 함께 기록합니다.
- 매 빌드 후에 다시 체로 걸러내고 원래 컷과 비교하여 분포를 확인합니다.
- 산소 함량이 안정적이라고 가정하기보다는 주기적으로 측정하십시오.
- 밀봉하여 건조하고 명확하게 라벨을 붙여 보관하십시오. 합금 등급 간의 교차 오염은 감지하는 것보다 유발하는 것이 훨씬 쉽습니다.
- 습관이 아닌 증거에 따라 배치를 폐기합니다.
중요한 부품의 경우 간단한 입고 검사 루틴(화학, 유통, 흐름 및 확대된 육안 검사)을 통해 대부분의 문제가 기계에 도착하기 전에 찾아냅니다.
가루가 프린터에서 나올 때
모든 마모 문제가 새 부품을 정당화하는 것은 아닙니다. 대형 롤러, 스크류 플라이트 또는 펌프 플런저는 교체하는 것보다 훨씬 경제적으로 복원되는 경우가 많으며, 여기서 동일한 분무 분말이 다른 역할을 수행하게 됩니다. 통해 레이저 클래딩 , 야금학적으로 결합된 층은 희석을 최소화하고 왜곡도 거의 없이 마모된 표면에 증착되며 구성 요소는 원래보다 더 단단한 표면으로 다시 사용됩니다.
마모성 및 침식성 작업의 경우 탄화물 함유 열 스프레이 분말이 상대적으로 낮은 열 입력으로 단단하고 잘 결합된 층을 제공하는 더 나은 대답인 경우가 많습니다.
연마 마모용 텅스텐 카바이드 열 스프레이 분말 보고된 경도, 화학적 특성 및 입자 크기 옵션을 통해 HVOF, 플라즈마 및 클래딩용 코발트, 니켈 및 NiCr 결합 초경 재종을 비교해 보세요. 제품보기 → 주문하기 전에 물어볼 만한 질문
- 이 배치는 어떤 크기로 분류되었으며 실제 분포 곡선은 어떤 모양입니까?
- 일반적인 값이 아닌 측정된 산소 및 질소 수준은 무엇입니까?
- 어떤 원자화 경로가 사용되었으며, 위성 및 미세분은 어떻게 제거되었습니까?
- 공급업체가 분말과 클래딩 또는 스프레이와 같은 다운스트림 프로세스를 모두 지원할 수 있습니까?
- 배치 추적성은 실제로 무엇을 기록합니까?
이에 대해 주저 없이 대답하는 공급업체는 대개 자료를 단순히 보관하기보다는 이해하고 있는 공급업체입니다.
적층 제조 분말은 선택 단계에서 약간의 인내심을 보상합니다. 제품군을 이해하고 물리적 사양을 고집하며 절단을 프로세스에 일치시키고 핸들링 규율을 엄격하게 유지합니다. 그렇게 하면 기계, 매개변수 및 부품 품질을 모두 제어하기가 훨씬 쉬워지고 분말은 더 이상 설명할 수 없는 변수가 되지 않습니다.
