Ligi tat-tungstenu huma definittivament fuq il-lista tal-"materjali tal-ħmar il-lejl" tal-inġiniera. Id-densità u l-ebusija għolja tagħhom jippreżentaw sfidi sinifikanti ta 'proċessar, li jagħmlu kull pass iħossu bħal battalja iebsa. Kif jista 'dan il-materjal diffiċli jiġi ttrasformat minn materja prima fi prodott lest b'effiċjenza għolja?
Tinkwetax, din l-"arma sigrieta" imprezzabbli tinsab hawn! Dan l-artikolu se janalizza l-proċess mill-bidu nett tal-preparazzjoni tal-materja prima, iqabbel il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tal-metallurġija tat-trab u l-istampar 3D, jagħti dettalji dwar it-tekniki ewlenin tal-qtugħ, it-tħin u l-qtugħ tal-wajer, u jintroduċi teknoloġija avvanzata li tista 'tgħinek tikseb id-doppju tar-riżultati b'nofs l-isforz tal-estrużjoni u l-istampar tiegħek. manifattura.
PART.01
Introduzzjoni
Ligi tat-tungstenu, bħala materjal liga bit-tungstenu bħala l-komponent ewlieni (il-kontenut tat-tungstenu normalment jammonta għal 85% sa 99%) u elementi miżjuda bħan-nikil, ħadid, ram, kobalt, molibdenu u kromju, għandhom rwol indispensabbli f'ħafna oqsma ta' teknoloġija għolja bħall-industrija nukleari, l-industrija militari u l-kura medika minħabba l-livell għoli ħafna tagħhom. g/cm3), punt ta' tidwib għoli u saħħa mekkanika eċċellenti[1]. Fil-qasam mediku, il-ligi tat-tungstenu jintużaw biex jimmanifatturaw komponenti ewlenin tat-tagħmir tar-radjuterapija. Minħabba l-karatteristiċi ta' densità għolja tagħhom, jistgħu jimblukkaw u jsawru r-raġġi b'mod preċiż u huma l-materjali ewlenin biex isiru kollimaturi u tarki tar-radjazzjoni[2]. Dawn il-proprjetajiet eċċellenti jġibu wkoll ħafna diffikultajiet għall-ipproċessar u l-manifattura ta 'ligi tat-tungstenu. Dan l-artikolu għandu l-għan li jesplora b'mod sistematiku u profond il-proċess ta 'preparazzjoni vojta u l-metodi ta' pproċessar użati komunement ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu, u jipprovdi referenza siewja għall-manifattura ta 'preċiżjoni tagħhom.
PART.02
Proċess ta 'preparazzjoni ta' blanks ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu
2.1 Teknoloġija tal-metallurġija tat-trab
Ligi tat-tungstenu huma diffiċli biex jimmanifatturaw bl-użu ta 'tidwib u proċessi ta' preparazzjoni ta 'liga konvenzjonali minħabba d-densità għolja, il-punt tat-tidwib għoli u l-ebusija għolja tagħhom. Il-metallurġija tat-trab hija metodu tradizzjonali u użat ħafna għall-preparazzjoni ta 'blanks ta' liga tat-tungstenu. Il-proċessi ewlenin tiegħu huma murija fil-Figura 1, inkluż il-preparazzjoni tat-trab tat-tungstenu, it-taħlit, il-formazzjoni u s-sinterizzazzjoni [3]. Fil-proċess tal-preparazzjoni tat-trab tat-tungstenu, sabiex tiġi żgurata l-purità tat-trab tat-tungstenu, ħafna drabi jintużaw proċessi bħat-tnaqqis tal-idroġenu u t-tnaqqis tat-tungstate tal-ammonja. Fl-istess ħin, il-kontenut ta 'ossiġnu, id-daqs tal-partiċelli u l-għamla tat-trab tat-tungstenu għandhom impatt sinifikanti fuq il-prestazzjoni finali u l-kwalità tal-liga u għandhom jiġu kkontrollati b'mod strett. Kontenut għoli wisq ta 'ossiġnu se jnaqqas il-prestazzjoni tal-liga, filwaqt li d-daqs u l-għamla tal-partiċelli jaffettwaw l-effett ta' proċessi sussegwenti ta 'taħlit u formazzjoni. Pereżempju, trab tat-tungstenu b'daqs uniformi tal-partiċelli jgħin biex jitħallat b'mod aktar indaqs ma 'trabijiet oħra tal-metall waqt it-taħlit, u jiżgura l-konsistenza tal-kompożizzjoni tal-liga. Matul il-proċess tat-taħlit, huwa meħtieġ li jiġi żgurat li d-daqs ta 'diversi partiċelli tat-trab tal-metall ikun uniformi u l-proporzjon huwa preċiż. It-taħwid mekkaniku, it-tħin tal-ballun u metodi oħra spiss jintużaw għal taħlit preċiż. Il-metodi li jiffurmaw jinkludu ippressar iżostatiku kiesaħ, ippressar die, formazzjoni ta 'estrużjoni ta' trab u formazzjoni ta 'injezzjoni ta' trab, eċċ Dawn il-metodi jistgħu jipproduċu partijiet b'forom kumplessi.
Figura 1 Proċessi ewlenin tal-metallurġija tat-trab għall-blanks tal-liga tat-tungstenu
Il-proċess tas-sinterizzazzjoni huwa ċ-ċavetta biex jiġi żgurat li l-liga tat-tungstenu tikseb id-densità, is-saħħa u proprjetajiet oħra meħtieġa. Żewġ-sinterizzazzjoni [4] hija użata ħafna: l-istadju ta' qabel-sinterizzazzjoni normalment jikkontrolla t-temperatura f'1000-1200 grad . F'din il-firxa tat-temperatura, metalli b'punt ta' tidwib-baxx-bħar-ram u l-ħadid se jilħqu stat likwidu u jgħaddu minn diffużjoni solida-fażi bil-partiċelli tat-trab tat-tungstenu tal-madwar, jiffissaw il-pożizzjoni tal-partiċelli tat-trab tal-liga tat-tungstenu u jimlewhom b'mod uniformi, u b'hekk jinkiseb iffurmar vojt. Sussegwentement huwa l-istadju ta' sinterizzazzjoni ta'-temperatura għolja, fejn ir-reazzjonijiet ta'-fażi solida u-likwida jseħħu bejn il-partiċelli tat-trab, li fl-aħħar mill-aħħar jiffurmaw struttura densa ta' liga tat-tungstenu. Il-kontroll tat-temperatura u l-ħin tas-sinterizzazzjoni għandu rwol deċiżiv fil-prestazzjoni tal-prodott. Jekk il-ħin tas-sinterizzazzjoni huwa twil wisq, id-daqs tal-kristall tat-tungstenu jiżdied, u jaffettwa d-densità u l-prestazzjoni ġenerali tal-liga; jekk it-temperatura tkun għolja wisq, tikkawża li metalli b'punt ta' tidwib-baxx-bħar-ram u l-ħadid jinvolatizzaw, u jnaqqas id-densità u s-saħħa mekkanika tal-liga. It-temperatura tas-sinterizzazzjoni hija ġeneralment ikkontrollata f'madwar 1400 grad, u s-sinterizzazzjoni minn qabel u t--temperatura għolja normalment isiru f'ambjent ta' vakwu jew gass inert biex titnaqqas l-ossidazzjoni u l-volatilizzazzjoni ta' ligi ta' punt ta' tidwib-baxx-. Proċess komuni huwa li l-ewwel -ispara minn qabel it-trab tat-tungstenu ffurmat f'temperatura ta '1200 grad għal siegħa f'atmosfera ta' idroġenu biex jagħtiha ċerta saħħa u konduttività, u mbagħad twettaq sinterizzazzjoni ta 'awto-reżistenza billi tuża s-sħana ġġenerata mir-reżistenza tal-vojt stess biex tkompli tippromwovi s-sinterizzazzjoni.
2.2 Proċess ta 'Manifattura Addittiva
Metodi tradizzjonali tal-metallurġija tat-trab jistgħu jipproduċu biss blanks b'forom relattivament regolari. Għal partijiet ta 'liga tat-tungstenu bi strutturi kumplessi, speċjalment dawk b'kavitajiet kumplessi, l-ipproċessar kumpless għadu meħtieġ wara li jiffurmaw vojt biex finalment jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-parti. Bħalissa, m'hemm l-ebda proċess effettiv u metodi ta 'formazzjoni għal kavitajiet interni magħluqa kumplessi, li jillimitaw id-disinn ta' partijiet ta 'liga tat-tungstenu. It-teknoloġija tal-manifattura addittiva tipprovdi soluzzjoni ġdida għad-disinn u l-manifattura ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu. Teknoloġiji tal-manifattura tal-addittivi tal-metall użati komunement jinkludu tidwib selettiv bil-lejżer (SLM), stereoforming bil-lejżer (LSF), manifattura tal-addittivi tal-ark elettriku (WAAM), tidwib selettiv bil-lejżer tas-sodda tat-trab (L-PBF), u depożizzjoni tal-enerġija direzzjonali bil-lejżer (L-DED) [5, 6]. Tqabbil tal-vantaġġi u l-iżvantaġġi ta 'proċessi ta' manifattura addittivi differenti għall-manifattura ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu huwa muri fit-Tabella 1. SLM jista 'jimmanifattura partijiet b'ġeometriji kumplessi, iżda għandu problemi bħal wiċċ mhux maħdum, stress residwu kbir ta' bejn is-saffi u daqs limitat tal-parti, u huwa adattat għall-manifattura ta 'partijiet żgħar; LSF jista 'jikseb struttura fina, uniformi u densa, itejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-materjali, iżda meta l-parametri tal-proċess ma jkunux imqabbla, difetti bħal fużjoni fqira fis-saff depożitat huma faċli li jseħħu; WAAM huwa adattat għall-manifattura ta '-partijiet strutturali aerospazjali integrati fuq skala kbira, b'rata ta' formazzjoni għolja u densità għolja, iżda l-kwalità tal-wiċċ tal-partijiet iffurmati hija fqira. Parti tipika ta 'liga tat-tungstenu manifatturata minn teknoloġija ta' manifattura addittiva hija murija fil-Figura 2. Meta mqabbel mal-metodu tradizzjonali tal-metallurġija tat-trab, il-manifattura addittiva għandha vantaġġi ovvji fil-manifattura ta 'partijiet kumplessi ta' liga tat-tungstenu. Jista' mhux biss jipprepara partijiet bi strutturi u kavitajiet kumplessi biex jissodisfa r-rekwiżiti speċjali tad-disinn, iżda wkoll jirrealizza s-saff-b'-depożizzjoni ta' saff ta' materjali, itejjeb l-utilizzazzjoni tal-materjal u jnaqqas l-ispejjeż[7]. Tabella 1. Tqabbil ta 'Vantaġġi u Żvantaġġi ta' Partijiet ta 'Liegi tat-Tungstenu Manifatturati minn Proċessi ta' Manifattura Addittivi differenti
a) Grid ta' kontra t--tifrix
b) Partijiet porużi
Figura 2. Partijiet tipiċi ta 'liga tat-tungstenu manifatturati bl-użu tat-teknoloġija tal-manifattura addittiva
2.3 Tqabbil u Għażla tal-Proċess
Il-metallurġija tat-trab u l-manifattura ta 'addittivi bħalissa huma ż-żewġ metodi ewlenin għall-manifattura ta' blanks ta 'parti ta' liga tat-tungstenu, kull wieħed bil-vantaġġi u l-iżvantaġġi tiegħu stess fil-preparazzjoni vojta. Paragun ta 'proċessi ta' preparazzjoni vojta ta 'liga tat-tungstenu huwa muri fit-Tabella 2. Il-metallurġija tat-trab hija relattivament aktar matura, li tagħti materjali b'densità aħjar u toffri vantaġġi fil-produzzjoni tal-massa stabbli. Il-manifattura addittiva hija proċess ġdid żviluppat f'dawn l-aħħar snin, b'rotot varji ta 'proċess derivattiv, u għandha vantaġġi fil-manifattura ta' partijiet strutturali b'kavitajiet kumplessi.
Tabella 2. Tqabbil ta 'Proċessi ta' Preparazzjoni Blank ta 'Liga tat-Tungstenu
Biex isegwu prestazzjoni komprensiva ogħla, il-partijiet tal-liga tat-tungstenu f'oqsma avvanzati-bħal aerospazjali, difiża, industrija nukleari, tagħmir mediku, u elettronika għandhom tendenza li jkollhom karatteristiċi strutturali aktar kumplessi, inklużi ħitan irqaq, uċuħ mgħawġa, u strutturi porużi, li metodi tradizzjonali tal-metallurġija tat-trab ma jistgħux jimmaniġġjaw. Il-produzzjoni ta' partijiet ta' liga tat-tungstenu pur ta'-densità għolja, difetti-ħieles direttament bl-użu ta' manifattura addittiva għadha tiffaċċja bosta sfidi tekniċi. L-istampar tal-estrużjoni tat-trab (PEP), teknoloġija tal-istampar 3D indirett tal-metall li tgħaqqad l-istampar 3D u l-metallurġija tat-trab, juża trab ta 'liga tat-tungstenu b'binder. It-trab jiġi ffurmat bl-użu ta' tagħmir tal-istampar 3D u mbagħad ipproċessat wara-permezz ta' debinding u sinterizzazzjoni tal-metallurġija tat-trab, u fl-aħħar mill-aħħar jipproduċi partijiet strutturali ta'-densità għolja,-prestazzjoni għolja. Din it-teknoloġija tipprovdi soluzzjoni ġdida għad-diffikultajiet tal-magni tal-ligi tat-tungstenu u l-produzzjoni ta 'strutturi kumplessi. Il-karatteristiċi tal-iffurmar ta'-temperatura baxxa u ta' l-issettjar ta'-temperatura għolja tiegħu jsolvu b'mod effettiv problemi bħal deformazzjoni, qsim, u vojt li faċilment jiltaqgħu magħhom fi proċessi oħra ta' stampar 3D ta' ligi tat-tungstenu.
PART.03
Makkinar ta 'Partijiet ta' Liga tat-Tungstenu
The high density of tungsten alloys results in enormous cutting forces on the cutting tool during machining, requiring the tool material to have high hardness and wear resistance. The tool design also needs to fully consider the distribution and balance of cutting forces. The high hardness of tungsten alloys (typically >40 HRC) iwassal għal rata ta 'xedd tal-għodda aċċellerata b'mod sinifikanti matul il-magni, li taffettwa l-eżattezza tal-magni u l-ħajja tal-għodda. Il-ħajja tal-għodda u l-effiċjenza tal-magni huma fatturi ewlenin li għandhom jiġu kkunsidrati fil-magni. Ligi tat-tungstenu għandhom konduttività termali relattivament baxxa, u s-sħana ġġenerata waqt it-tqattigħ hija diffiċli biex tinħela malajr. It-tarf tat-tqattigħ jaħdem f'temperatura għolja, li faċilment jiġġenera stress termali, li jwassal għal deformazzjoni tal-għodda u xedd akbar [8]. Iċ-ċipep tal-liga tat-tungstenu huma granulari, u jagħmlu t-tneħħija taċ-ċippa diffiċli. Huma għandhom it-tendenza li jakkumulaw fiż-żona tat-tqattigħ, li jiffurmaw it-truf taċ-ċippa, li jaffettwaw il-kwalità tal-wiċċ tal-partijiet bil-makna, u jistgħu wkoll jagħmlu ħsara lill-għodda u lill-għodda tal-magni. Paragun ta 'għodod tal-qtugħ u parametri tal-proċess għal partijiet ta' liga tat-tungstenu jidher fit-Tabella 3. Fil-prattika tal-inġinerija, l-għodod tal-PCBN huma waħda mill-aħjar għażliet. Partijiet ta 'liga tat-tungstenu tipiċi pproċessati bit-tqattigħ huma murija fil-Figura 3. Tabella 3 Tqabbil ta' għodod tal-qtugħ u parametri tal-proċess għal partijiet ta 'liga tat-tungstenu Figura 3 Partijiet ta' liga tat-tungstenu tipiċi pproċessati bil-qtugħ PART.04 Tħin ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu It-tħin, bħala metodu ta 'qtugħ mikro-, huwa adattat għal materjali ta' alloys{15}għoli tal-ipproċessar. It-tħin tar-rota tat-tħin huwa muri fil-Figura 4. Ir-rota tat-tħin hija magħmula prinċipalment minn ħbub li joborxu, pori u binders fi proporzjon speċifiku. Il-ħbub li joborxu tiegħu għandhom karatteristiċi ta 'angolu ottuż, ġeneralment fil-medda ta' 90 grad sa 120 grad. Matul il-proċess tat-tħin tal-ligi tat-tungstenu, il-materjal tat-tħin li jirriżulta huwa granulari. Minħabba l-viskożità u t-toughness relattivament baxxi tiegħu, iċ-ċipep huma relattivament faċli biex jitneħħew u ma jostakolawx faċilment il-pori tar-rota tat-tħin [9]. Għalhekk, meta tħin ligi tat-tungstenu, roti tat-tħin b'pori akbar jistgħu jintużaw biex itejbu l-effiċjenza tat-tħin u l-kwalità tal-ipproċessar. Fiż-żona tat-tħin, is-sħana tat-tħin hija faċli biex takkumula, li tista 'twassal għal ħruq tat-tħin. Sabiex tittratta b'mod effettiv din il-problema, huwa meħtieġ li jiġu adottati miżuri ta' tkessiħ sfurzat ta'-pressjoni għolja u-fluss għoli biex titneħħa s-sħana ġġenerata matul il-proċess tat-tħin fil-ħin u titnaqqas id-deformazzjoni termali u l-istress termali fiż-żona tat-tħin. Normalment, emulsjonijiet ibbażati fuq l-ilma-jingħażlu bħala fluwidi tat-tqattigħ biex jiżguraw li l-effett tat-tkessiħ jilħaq l-aħjar stat. L-għażla tal-parametri tal-proċess tat-tħin għall-partijiet tal-liga tat-tungstenu tidher fit-Tabella 4. Figura 4 Dijagramma skematika tar-rota tat-tħin Tabella 4 Għażla tal-parametri tal-proċess tat-tħin għall-partijiet tal-liga tat-tungstenu Tungstenu pur jew tungstenu-nikil-partijiet ta 'liga tar-ram għandhom manjetiżmu baxx. Għal partijiet b'ħitan-rqaq, huwa diffiċli li jiġu ffissati b'mod affidabbli b'ċokk elettromanjetiku tradizzjonali. L-attrezzaturi tal-adsorbiment tal-vakwu [10] jistgħu jiġu kkunsidrati għall-ikklampjar. L-apparat ta 'pożizzjonament ta' adsorbiment vakwu għal partijiet ta 'liga tat-tungstenu huwa muri fil-Figura 5. Figura 5. Dijagramma skematika ta' tagħmir ta 'pożizzjonament ta' adsorbiment vakwu għal partijiet ta 'liga tat-tungstenu
PART.05
Makkinar EDM tal-Wajer tal-Partijiet tal-Liegi tat-Tungstenu
Ligi tat-tungstenu għandhom punti ta 'tidwib għoljin u ebusija għolja, u jistgħu jiġu mmaxinjati bl-użu ta' għodod ta'-ebusija għolja bħal għodod miksija, għodod PVD, u għodod taċ-ċeramika. Madankollu, dawn l-għodod jesperjenzaw xedd sinifikanti, li jagħmilha diffiċli għall-magni tal-karatteristiċi bħal pori, qasmiet dojoq, u toqob b'forma irregolari bl-użu ta 'dawn l-għodod tradizzjonali. Makkinar ta 'discharge elettrika tal-wajer (EDM) huwa proċess ta' magni speċjali. Il-prinċipju bażiku tiegħu huwa li tuża wajer ta 'elettrodu tal-metall fin li jiċċaqlaq kontinwament (ġeneralment wajer tar-ram jew tal-molibdenu) biex jiġġenera skariki ta' spark pulsati bejn il-biċċa tax-xogħol u l-biċċa tax-xogħol. It-temperaturi ġenerati huma tipikament għoljin daqs 8000-12000 grad, biżżejjed biex jiddewweb jew saħansitra jivvaporizza l-materjal tal-wiċċ tal-liga tat-tungstenu, u b'hekk jinkiseb it-tqattigħ tal-biċċa tax-xogħol. Il-moviment relattiv bejn il-wajer tal-elettrodu u l-biċċa tax-xogħol jippermetti li l-proċess kollu tat-tqattigħ jifforma l-forma mixtieqa fuq il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol. Il-Figura 6 turi l-magni ta 'toqob b'forma irregolari fuq vojt ta' liga tat-tungstenu bl-użu tal-EDM tal-wajer. Wajer EDM jintuża biex jipproċessa partijiet ta 'liga tat-tungstenu. It-temperatura għolja tikkawża bidla fil-fażi tal-kristall tal-wiċċ tal-liga tat-tungstenu waqt it-tqattigħ, li tirriżulta f'saff modifikat li jiddegrada l-proprjetajiet uniċi tal-liga tat-tungstenu. Metodu ta' "qatgħa-wieħed-tiswija-tlieta" huwa impjegat waqt l-ipproċessar, li tnaqqas gradwalment il-fond tal-qtugħ u l-parametri tal-qawwa tal-polz biex isewwi s-saff modifikat.
Figura 6: Makkinar ta 'toqob irregolari fuq vojt ta' liga tat-tungstenu bl-użu tal-wajer EDM
PART.06
Konklużjoni Dan id-dokument jistudja u jiġbor fil-qosor il-preparazzjoni vojta, metodi ta 'proċessar komuni, u diffikultajiet ta' proċessar ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu ta 'preċiżjoni. Fil-preparazzjoni vojta, il-metallurġija tat-trab hija relattivament aktar matura, li tagħti materjali b'densità aħjar u toffri vantaġġi fil-produzzjoni tal-massa stabbli. Il-manifattura addittiva, proċess relattivament ġdid żviluppat f'dawn l-aħħar snin, biedet diversi rotot ta 'proċess u għandha vantaġġi fil-manifattura ta' partijiet strutturali b'kavitajiet kumplessi. Fil-qtugħ, l-għodod tal-PCBN għandhom vantaġġi, jiksbu ħajja għolja tal-għodda u jnaqqsu l-impatt tal-użu tal-għodda fuq l-eżattezza tal-magni. It-teknoloġija tat-tħin hija vantaġġuża għall-magni ta 'uċuħ regolari, u tikseb kwalità ogħla tal-wiċċ. Għal karatteristiċi ta 'toqba u skanalaturi, EDM tal-wajer joffri effiċjenza għolja fl-ipproċessar. Il-proċess ta 'preparazzjoni vojta msemmi qabel, kif ukoll metodi ta' qtugħ, tħin u qtugħ tal-wajer, jistgħu jtejbu b'mod effettiv il-kwalità tal-manifattura u l-effiċjenza tal-produzzjoni ta 'partijiet ta' liga tat-tungstenu ta 'preċiżjoni, li jipprovdu appoġġ tekniku għall-iżvilupp ta' industriji relatati.
