Volfram je izbrani material za uporabo pri visokih temperaturah zaradi svojih dobrih termomehanskih lastnosti, kot so visoko tališče, visoka gostota, visoka toplotna prevodnost in zmerno toplotno raztezanje. Poleg tega je zaradi visoke gostote in izjemno nizke stopnje erozije pri razprševanju primeren za sevanje ali druga ekstremna okolja in se lahko uporablja za izdelavo valovodov, kolimatorjev, površinskih površin plazme jedrskih reaktorjev itd., ki zajemajo vesoljsko, letalsko, vojaško, medicinsko in jedrsko industrijo. industrije itd. Številna področja.
Široka paleta prednosti volframove kovine otežuje tudi obdelavo. Tališče čistega volframa je kar 3410 stopinj Celzija. Čeprav je tališče volframove zlitine nižje, so vse ognjevarne kovine, ki jih je težko izdelati z običajnimi metodami. Na splošno je volfram in volframove zlitine mogoče predelati v materiale s prašno metalurgijo izdelave surovcev, ekstrudiranja, kovanja, valjanja, predenja in vlečenja, vendar so stroški obdelave visoki in dolgotrajni, strukturna zapletenost delov, ki jih je mogoče izdelati je omejeno.
V zadnjih letih je tehnologija 3D-tiskanja zagotovila sredstva za proizvodnjo volframove kovine, proizvodnjo tega materiala pa so raziskovali z različnimi postopki 3D-tiskanja, kot so SLM, BJ, FDM ekstrudiranje in DLP, ki temeljijo na neposrednem taljenju. in sintranje. izvedljivost. Podjetja za proizvodnjo cementnega karbida upajo, da lahko ta nova tehnologija odpre nov način za proizvodnjo volframove kovine, glavni proizvajalci opreme za 3D-tiskanje pa so prav tako aktivno raziskovali proces oblikovanja volframove kovine in izrazili, da so dosegli preboj.
Neposredno lasersko 3D tiskanje na osnovi taljenja
Selektivno lasersko taljenje (SLM/L-PBF) je ena najuspešnejših tehnik aditivne proizvodnje za izdelavo visoko natančnih in kakovostnih funkcionalnih delov. V preteklih letih so znani proizvajalci kovinskega 3D-tiska na Kitajskem izjavili, da so osvojili lasersko 3D-tiskanje volframa in uspešno realizirali aplikacijo. Navedeni primeri so vse volframove mreže za medicinsko uporabo in le malo je trajnostnih. poročila.
Največja težava laserske tehnologije je obstoj temperaturnih gradientov, ki zlahka povzročijo preostale napetosti in povzročijo razpoke. Raziskovalci nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore so poudarili, da so v študijah 3D-tiskanja volframa poročali o visokih gostotah, večjih od 98 odstotkov, vendar je nastanek mikrorazpok neizogiben. Referenca tehnologije 3D tiskanja je izvedela za raziskovalce iz več enot, ki se ukvarjajo z raziskavami tega materiala. Volframove mreže je razmeroma enostavno tiskati. Čeprav trdnost ni visoka, lahko izpolnjujejo zdravstvene zahteve za zaščito pred sevanjem. Zelo enostavno poči med tiskanjem.
Lasersko tiskanje volframa je mogoče izboljšati z legiranjem in optimizacijo postopka, vendar sta imela oba pristopa omejen uspeh. Pri volframovih zlitinah z visoko gostoto se lastnosti zaradi različnih komponent zelo razlikujejo, tališče se spreminja do 2400 stopinj, nasičen parni tlak vsakega elementa pa je drugačen. Raziskovalci z Univerze Tianjin in Univerze Central South so tudi poudarili, da je težko zagotoviti nadzor nad komponentami v volframovih zlitinah z uporabo SLM, prav tako pa je težko izdelati volframove zlitine polne gostote z odličnimi mehanskimi lastnostmi.
Nedvomno je uporaba laserja za izdelavo volframovih mrež pomemben preboj in najuspešnejša uporaba neposrednega laserskega taljenja, vendar uporaba volframa ni samo za mreže.
Indirektno 3D tiskanje na osnovi sintranja
Indirektno 3D tiskanje, ki temelji na sintranju, zagotavlja še eno metodo obdelave za oblikovanje volframovih kovinskih materialov. Glavni postopki vključujejo ekstruzijo, svetlobno strjevanje in brizganje veziva. Pri teh postopkih se najprej oblikuje surovec dela, nato pa se uporabi tradicionalni postopek praškaste metalurgije za izvedbo sintranja in zgoščevanja volframove kovine.
Tiskanje z ekstruzijo prahu (Powder Extrusion printing, PEP) je primer, ta tehnologija nima strogih zahtev glede sferičnosti in fluidnosti prvotnega prahu s segrevanjem peletov, pomešanih s kovinskim prahom in polimernim vezivom v staljeno pasto Fluid, in odlaganjem plast za plastjo, da se proizvede zeleno telo, po razmaščevanju in sintranju se lahko oblikuje del zlitine z želeno strukturo in visoko zmogljivostjo.
Zeleno ohišje iz volframove zlitine
Volframova zlitina po sintranju
Uporaba posredne tehnologije 3D-tiskanja z ekstruzijo taline prahu ima določene prednosti pri tiskanju delov iz volframovih zlitin, kar omogoča izdelavo strukturnih delov skoraj neto oblike. Poleg tega je ta proces oblikovanja preprost, ne zahteva laserskih naprav in ima nizke stroške opreme in materiala. Primeren je za praškaste materiale, ki se uporabljajo v praškasti metalurgiji, in ima značilnosti nizkotemperaturnega oblikovanja in visokotemperaturnega oblikovanja.
Povzemite
Vsak postopek ima svoje prednosti in slabosti. Sedanja neposredna laserska proizvodnja volframovih kovinskih blokov ima pomanjkljivosti pri razpokanju in oblikovanju, shema ekstrudiranja in sintranja pa je težka za izdelavo tankostenskih mrežnih struktur.