고온 탈바인더 및 소결로는 바인더 금속 증착(BMD) 워크플로우에서 중요한 야금 엔진 역할을 합니다. 이 로는 금속 분말과 왁스/폴리머 바인더의 복합체인 인쇄된 "녹색" 부품을 받아 정밀한 열 사이클을 적용합니다. 이 공정은 유기 바인더를 열적으로 제거하고 남아있는 금속 입자를 단단하고 응집된 단위로 융합하는 두 가지 뚜렷한 기능을 수행합니다.
이 로는 연약한 인쇄 형상과 기능성 금속 부품 사이의 다리 역할을 합니다. 폴리머 매트릭스를 제거하고 고열을 사용하여 원자 확산을 유도하여 느슨한 분말 집합체를 최종 기계적 특성을 가진 고밀도 부품으로 전환합니다.
2단계 변환
이 로는 단순히 부품을 가열하는 것이 아니라, 인쇄된 형상을 사용 가능한 금속으로 바꾸는 복잡하고 다단계적인 변환을 조율합니다.
1단계: 열 탈바인더
BMD 프린터에서 생산된 "녹색 부품"에는 상당한 양의 왁스와 폴리머 바인더가 포함되어 있습니다. 이들은 인쇄 중 금속 분말을 모양대로 유지하지만 최종 제품에서는 구조적 불순물입니다.
이 로는 유기 성분을 태우거나 증발시키기 위해 제어된 가열 단계를 시작합니다. 부품이 갈라질 수 있는 내부 압력 축적을 방지하기 위해 점진적으로 수행해야 합니다.
2단계: 소결 및 확산
바인더가 제거되면 로는 금속 합금의 융점에 가까운 온도로 온도를 높입니다.
이 단계에서 확산 결합이 발생합니다. 금속 원자가 입자 경계를 가로질러 이동하여 개별 분말 입자를 함께 융합합니다. 이 공정은 바인더가 남긴 공극을 제거하여 밀도가 높은 단단한 금속 구조를 만듭니다.
밀도화의 물리학
로 내부에서 일어나는 일을 이해하는 것은 장비가 왜 그렇게 전문화되었는지 이해하는 데 중요합니다.
기공 제거
유사한 소결 공정에서 언급되었듯이 목표는 내부 기공을 제거하는 것입니다. 열 에너지는 결정립계 이동을 촉진하여 재료가 수축하고 밀도가 높아지게 합니다.
이는 다공성이며 부서지기 쉬운 물체가 아닌 기계적 응력을 견딜 수 있는 고밀도 부품을 만듭니다.
분위기 제어
모든 BMD 설명서에 명시적으로 자세히 설명되어 있지는 않지만, 고온 소결은 일반적으로 성공을 위해 제어된 분위기가 필요합니다.
일반적인 산업 소결에서 볼 수 있듯이, 산화를 방지하기 위해 불활성 가스(예: 아르곤) 또는 특정 압력을 사용하는 환경이 종종 사용됩니다. 이는 고온에서 공기와 반응하여 금속 매트릭스가 순수하게 유지되고 화학 조성이 변경되지 않도록 합니다.
고려해야 할 중요한 절충점
이 로는 단단한 금속 부품을 만들 수 있게 하지만, 공정의 물리학은 고려해야 할 특정 제약 조건을 도입합니다.
치수 수축
바인더가 제거되고 금속 입자가 더 가깝게 융합되기 때문에 부품은 이 공정 중에 상당히 수축합니다.
예상되는 부피 손실을 설명하기 위해 "녹색" 부품은 원하는 최종 치수보다 더 크게 인쇄해야 합니다.
처리 시간
이것은 즉각적인 단계가 아닙니다. 부품이 뒤틀리거나 갈라지지 않도록 열 상승 및 냉각은 느리고 꾸준해야 합니다.
균일한 열장을 달성하고 원자 확산을 위한 충분한 시간을 허용하려면 종종 몇 분이 아닌 몇 시간으로 측정되는 사이클 시간이 필요합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
탈바인더 및 소결 공정의 효과를 극대화하려면 특정 응용 프로그램 요구 사항을 고려하십시오.
- 기계적 강도가 주요 초점인 경우: 로 사이클이 완전한 밀도화를 허용하는지 확인하십시오. 불완전한 소결은 응력 하에서 실패 지점 역할을 하는 기공을 남깁니다.
- 치수 정확도가 주요 초점인 경우: 로의 열 사이클에 의해 유도되는 특정 수축률과 일치하도록 인쇄 스케일 계수를 엄격하게 보정해야 합니다.
이 로는 단순한 오븐이 아닙니다. 최종 제품의 재료 특성이 정의되는 환경입니다.
요약표:
| 단계 | 주요 작업 | 주요 결과 |
|---|---|---|
| 열 탈바인더 | 왁스/폴리머 바인더 증발을 위한 점진적 가열 | 균열 없이 유기 매트릭스 제거 |
| 소결 | 합금 융점 근처의 고온 가열 | 원자 확산 및 금속 입자 융합 |
| 밀도화 | 기공 제거 및 결정립 이동 | 재료 밀도 및 기계적 강도 증가 |
| 분위기 제어 | 불활성 가스(예: 아르곤) 사용 | 산화 방지 및 화학적 순도 |
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참고문헌
- Tobia Romano, Maurizio Vedani. Metal additive manufacturing for particle accelerator applications. DOI: 10.1103/physrevaccelbeams.27.054801
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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