Hej tamo! Ako ste se ikada bavili 3D štampanjem metala, termičkim raspršivanjem ili naprednim proizvodnim delovima, verovatno ste čuli pojam "legura u prahu" koji se često koristi. Ali evo stvari koja mnoge ljude zbuni - posebno nove ljude koji tek ulaze u igru: šta zapravojeveličina čestica praha legure? Shvaćam, to nije najglamurozniji dio procesa, ali vjerujte mi, potrebno je napraviti ili prelomiti kako će vaš konačni proizvod ispasti. Kao neko ko se već više od decenije bavi igricom praha od legure, odgovorio sam na ovo pitanje stotinu puta, pa hajde da ga razložimo kao što bih uradio za novog klijenta koji ulazi u moju kancelariju.
Kao prvo, nemojmo previše komplikovati. Veličina čestica praha legure je samo mjera koliko su velike (ili male) sitne metalne čestice u vašoj seriji - tako jednostavno. Ali to nije broj koji odgovara svima. To je raspon, zar ne? Kao, nemate svaku česticu tačno 20 mikrona; imate distribuciju, a ta distribucija je najvažnija. Za kontekst, mikron je milioniti dio metra - tako da je zrno pijeska obično 90 mikrona ili veće, dok je ljudska kosa debela oko 50 mikrona. Shvatio si to? Dakle, kada govorimo o veličinama pudera, mi smo u tom malom, sićušnom svijetu.
Dozvolite mi da ovo realno izrazim, pošto prodajem različite vrste praha od legure za sve vrste poslova. Uzmite, na primjer, prah legure titana—ako ga koristite za fuzionu 3D štampu u prahu (to je fensi vrsta gdje topite slojeve praha da biste napravili dio), želite raspon veličina od 15 do 45 mikrona. Ako je prevelik, štampač ne može da položi dovoljno tanak sloj, tako da vaš deo može imati praznine ili biti slab. Ako je premali, prašak postaje grudast i teško teče — plus može uzrokovati probleme s prašinom, s čime moramo pažljivo rukovati s titanom jer je reaktivan. Trebao bih napomenuti da različite aplikacije trebaju različite opsege, pa uvijek provjerite specifikacije za svoj proces. I hej, ako vam treba više deeta, pogledajte našu stranicu o prahu legure titanijuma za tačne opsege koje nudimo za različite slučajeve upotrebe.
Čekaj, hajde da razgovaramo o tome zašto je veličina čak i bitna osim samo "teče" ili "štampa". Recimo da koristite prah od fero legure za premazivanje dijelova kako biste ih učinili otpornima na rđu ili super tvrdima. Ako su čestice previše grube, premaz će biti neravnomjeran – dobit ćete debele mrlje i tanke mrlje, a tanke će se brzo istrošiti. Ali ako su previše fini, puder se možda neće “prsnuti” odmah kada se rasprši, tako da dobijete grubu, poroznu dlaku koja ne štiti dobro. Za prah od fero legure obično radimo s rasponom od 45 do 150 mikrona za primjene termičkog spreja, i to se stalno testira kako bi se uvjerilo da radi. Zato ne prodajemo samo nasumični puder – mi određujemo distribuciju veličine jer ona direktno utiče na vaš krajnji rezultat.
Još jedan veliki: volfram karbid kobalt u prahu. Ta se stvar koristi za rezne alate, burgije i dijelove koji treba da izdrže udarce. Veličina čestica je ovdjekritičanza tvrdoću i žilavost. Ako imate sitnije čestice volfram karbida (poput 1 do 10 mikrona), dobijate tvrđi alat koji može duže držati ivicu, ali je malo lomljiviji. Ako koristite grublje čestice (10 do 30 mikrona), alat je čvršći, ali se brže troši. Dakle, naš miks ovdje je u tome da balansiramo – ovisno o tome šta je klijentu potrebno. Imali smo klijente koji su nam ranije dolazili s lošom serijom jer su koristili prah pogrešne veličine za svoje oštrice, a jednostavno nije djelovao. Nemojte napraviti tu grešku – veličina je ovdje sve.
Prebacimo brzinu na nešto malo poznatije: aluminij bronzani prah. To je legura zlatne boje koja se često koristi za ukrasne dijelove, ležajeve i komponente ventila. Za dijelove kojima je potrebna glatka završna obrada, kao što su oni ukrasni komadići, koristimo manju veličinu čestica – poput 10 do 50 mikrona – jer se ravnomjerno polaže i daje lijep, ujednačen izgled. Za ležajeve, međutim, možemo koristiti nešto grublji raspon (50 do 100 mikrona) jer nešto veće čestice pomažu u podmazivanju kada se ležaj kreće. Imao sam mušteriju da pravi metalni nakit po meri sa našim aluminijumskim bronzanim prahom, i oni su se zakleli u finu veličinu jer je to činilo da njihovi liveni komadi izgledaju baš kao prava bronza - bez grubih ivica. To je vrsta detalja koje veličina donosi na stol.
I prah legure nikla — oh, čovječe, to je radni konj za primjene na visokim temperaturama, poput dijelova mlaznih motora ili industrijskih peći. Ti dijelovi moraju podnijeti ludu toplinu, tako da se prah mora ravnomjerno otopiti i čvrsto vezati. Ako je veličina čestica previše neujednačena, neke će se čestice otopiti prije drugih, što će dovesti do slabih tačaka ili nedosljednosti u završnom dijelu. Za prah legure nikla koji se koristi u fuziji laserskog sloja praha držimo se 15 do 53 mikrona, a za termičke prevlake za visokotopljive komponente koristimo malo grublje (45 do 150 mikrona). Testirali smo ove stvari u pećima koje rade na 1.000°C, a prah prave veličine ne puca ili se ljušti – pogrešne veličine i brzo propada. To je vrsta pouzdanosti na koju naši klijenti računaju, a ona počinje od odabira prave veličine.
Sada, kako zapravo izmjeriti ovu veličinu? Očigledno, nije kao da koristite lenjir. Koristimo nešto što se zove laserska difrakcija - pucate laserom kroz uzorak praha, a način na koji se svjetlost raspršuje govori nam koliko su čestice velike. Brz je i precizan, zbog čega ga koriste svi dobri dobavljači pudera. Također prosijavamo prah kroz različite veličine mreže kako bismo razdvojili čestice u određene raspone—kao, ako želite samo 15-45 mikrona, procijedimo sve što je manje od 15 i veće od 45. Ponekad radimo i lasersku difrakciju i analizu sita kako bismo provjerili, jer ne želite iznenađenja kada prašak dođe u vašu radnju.
Evo uobičajenog pitanja koje dobijam: da li „finije“ znači „bolje“? Kratak odgovor: ne. Ako koristite puder za dio koji mora biti žilav, grublji bi mogao biti bolji. Ako vam je potrebna glatka završna obrada ili uske tolerancije, finiji je način. Sve zavisi od vašeg procesa i šta će deo da uradi. Jednom sam imao klijenta koji je naručio super fini titanijum u prahu jer je mislio da će od njega biti jači 3D štampani deo, ali je na kraju uzrokovao probleme sa protokom u njegovom štampaču i napravio delove sa većom poroznošću. Podesili smo ga na raspon od 20-63 mikrona, a dijelovi su mu bili mnogo bolji. Zato se razgovor o veličini ne odnosi samo na brojeve – već na usklađivanje tih brojeva sa vašim specifičnim potrebama.
Još jedna stvar koju treba imati na umu: oblik čestica također može biti povezan s veličinom, ali to je sasvim drugi razgovor. Okrugle čestice bolje teku, zbog čega se puno praha raspršuje (raspršuje u sitne kapljice koje se skrućuju u kuglice). Nepravilne čestice mogu imati različitu distribuciju veličine, ali rade za određene primjene, kao što je brizganje metala. Ali čak i sa oblikom, veličina je i dalje osnova svega. Možete imati okrugli puder pogrešne veličine, a i dalje neće raditi kako treba.
Dakle, ako ste vani u potrazi za prahom od legure, nemojte samo tražiti „prašak od legure“ – pitajte o rasponu veličine čestica. Bilo da vam je potreban titanijum za 3D štampanje, fero legura za premaze, volfram karbid kobalt za rezne alate, aluminijumska bronza za ukrasne delove ili legura nikla za poslove sa visokim temperaturama, veličina će doprineti ili uništiti vaš projekat. Uzgred, imamo i prilagođene opsege—ako vam treba nešto što nije na polici, možemo raditi s vama da birate tačnu veličinu koja vam je potrebna.
Na kraju krajeva, ovo radim dovoljno dugo da znam da ljudi samo žele puder na koji mogu računati. Ne žele se baviti dijelovima koji ne uspijevaju jer je prah bio pogrešne veličine, ili moraju prerađivati cijelu seriju jer su odabrali pogrešan raspon. Zato smo ovdje veliki u pogledu transparentnosti—mi vam tačno kažemo koju veličinu dobivate, kako se mjeri i zašto taj raspon funkcionira za vašu aplikaciju. Ako ste umorni od posla sa dobavljačima koji prodaju samo "prašak" bez detalja, obratite nam se. Drago nam je da prođemo kroz vaš projekat, odgovorimo na sva vaša pitanja o veličini čestica i spojimo vam pravi prah legure za vaš posao. Ne dozvolite da sitni detalj poput veličine čestica pokvari vaš sljedeći veliki projekat – javite nam se, a mi ćemo se pobrinuti da dobijete upravo ono što vam treba.
Reference:
- ASTM B821-21, Standardna metoda ispitivanja za distribuciju veličine čestica metalnih prahova i srodnih jedinjenja laserskom difrakcijom
- Powell, GL, & Edington, JW (1980). Utjecaj veličine čestica praha na svojstva sinteriranih legura. Journal of Materials Science, 15(10), 2570-2578.
- Thermal Spray Society. (2020). Priručnik o tehnologiji termičkog raspršivanja (2. izdanje). ASM International.
- Kruth, JP, Levy, G., Klocke, F., & Childs, THC (2007). Fenomeni konsolidacije u slojevitoj proizvodnji na bazi lasera i praha. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 56(2), 730-759.