Kakšni so učinki ostankov prahu na delovanje delov?

一, Fizikalna in kemična narava ostankov prahu: povezava med mikroskopskimi napakami in makroskopskimi napakami
Ostanki prahu so trdni delci, ki niso bili v celoti odstranjeni med celotnim proizvodnim procesom. Njihova sestava, velikost, oblika in razporeditev neposredno vplivajo na to, kako dobro delujejo deli. V svetu 3D-tiskanja s kovino lahko ostanek prahu vsebuje kovinske delce, ki se niso zlili skupaj, vključke oksida ali satelitski prah (drobni delci, ki se držijo večjih delcev). Na primer, po 15-kratni uporabi prahu Ti6Al4V v procesu taljenja z elektronskim žarkom (EBM) je oksidna prevleka na površini delcev postala debelejša. To je povzročilo napake pri fuziji znotraj dela in ga naredilo za 69-krat manjšo sposobnost obvladovanja obremenitev. Ta majhna napaka se bo verjetno spremenila v vir razpok, ko bo komponenta večkrat naložena, kar bo močno omejilo njeno življenjsko dobo.
V svetu proizvodnje elektronike lahko anorganski ostanki na površini PCBA (sklop tiskanega vezja), vključno s karbonati in karbidi v spajkalnem fluksu, zmanjšajo izolacijsko upornost in povečajo tok uhajanja. Poskusi so pokazali, da se lahko uhajajoči tok med spajkanimi spoji poveča za tri stopnje velikosti, ko je preostala koncentracija večja od 0,1 mg/cm². To lahko povzroči korozijo kovinske površine v vlažnih okoljih, kar lahko privede do slabega stika ali celo odpovedi odprtega tokokroga. Organski ostanki, kot sta kolofonija in maščoba, lahko ustvarijo izolacijske premaze, ki otežijo delovanje električnih povezav in povzročijo težave, ki pridejo in gredo.
2, Način, na katerega ostanki prahu vplivajo na zmogljivost dela: več-učinek spajanja
1. Zmanjšanje mehanske zmogljivosti: prikriti katalizatorji utrujenosti in loma
Ostanki prahu spremenijo mikrostrukturo materialov, kar spremeni njihove mehanske lastnosti. Način, kako se preostali brizgi porazdelijo v procesu laserskega taljenja prahu (LPBF), je tesno povezan s pristopom skeniranja. Študije so pokazale, da lahko skeniranje v smeri zračnega toka (npr. S-270 stopinj) povzroči 30-odstotno povečanje odlaganja brizganja na plasti prahu, kar povzroči poroznost ali nepopolne fuzijske napake v bazenu taline, s čimer se zmanjša gostota komponent. Eksperimentalni podatki kažejo, da je meja utrujenosti komponent iz nerjavečega jekla 316L z 0,5-odstotnim volumskim odstotkom por zmanjšana za 40 % glede na komponente brez napak.
Uporaba praška znova in znova lahko spremeni tudi lastnosti prahu, kar lahko vpliva na to, kako dobro delujejo deli. Na primer, po 15 uporabah prahu iz nerjavečega jekla 17-4PH se je porazdelitev velikosti delcev prahu zožila (D10 je šel z 20,8 μm na 25,3 μm), satelitski prah se je zmanjšal, fluidnost pa povečala za 15 %. Natezna trdnost se ni veliko spremenila, vendar se je življenjska doba dolgotrajne utrujenosti povečala za 20 %. To je zato, ker je bil reciklirani prah enakomerneje nanesen in lokalne napake so bile odpravljene. Če pa je prah zelo oksidiran (kot prah Ti6Al4V), bo nastala trda in krhka plast oksida. Ta plast bo potem najboljši način za širjenje razpok.
2. Manj zanesljiva funkcionalnost: to je pogost problem v elektroniki in biomedicinskih znanostih.
V elektronski proizvodnji so nevarnosti ostankov prahu kot "tempirana bomba". Preiskava težave v elektronski opremi letala je pokazala, da so se prašni delci velikosti 0,3 μm usedli na površino integriranega vezja z razmikom utorov 0,5 μm, kar je povzročilo napake v luknjah in odpoved pripomočka po 2000 urah delovanja. Ostanki smukca (delci 1–10 μm) na zunanji strani medicinskih rokavic lahko prav tako prenašajo bakterije ali beljakovine iz lateksa, ki lahko povzročijo alergije. Klinične raziskave kažejo, da uporaba rokavic, ki vsebujejo 0,5 mg/g smukca, poveča tveganje za alergijske reakcije med medicinskim osebjem z 2 % na 15 %, pri čemer lahko hudi primeri povzročijo anafilaktični šok.
3. Motnje procesa: Vpliv prašne plasti na generator dušika na ravni sistema
Ostanki prahu lahko tudi poslabšajo delovanje delov, saj ovirajo proizvodni proces. Ko rezbarite ali rezkate keramiko, bo prah aluminijevega oksida (trdota HV2000), dodan sistemu vodilnih tirnic, opraskal površino vodilnih tirnic kot brusni papir. To bo povečalo hrapavost Ra z 0,2 μm na 1,0 μm, kar bo zmanjšalo natančnost obdelave za 50 %. Po prašnem molekularnem situ ogljika v generatorju dušika bo prah blokiral tudi pretočni kanal adsorpcijskega stolpa. To bo znižalo čistost dušika z 99,99 % na 95 %, kar ni dovolj dobro za izdelavo elektronskih čipov. To bo povzročilo 30-odstotno povečanje stopnje odpadkov izdelkov.
3, Strategija nadzora in tehnološka meja: od pasivnega čiščenja do aktivnega preprečevanja
1. Optimizacija procesa: zmanjšajte vir ostankov proizvodnje
Načrtovanje strategije skeniranja: uporaba smeri skeniranja S-45 stopinj ali S-180 stopinj v procesu LPBF lahko zmanjša nanos brizganja in količino prahu, ki ostane, za 40 %.
Upravljanje pudra: Da se puder ne zlepi, ker vsebuje preveč finega prahu (<20 μ m), you can use screening (such a 150 μ m sieve) and air flow classification to control the size of the particles. For instance, one airline cut the amount of 3D printed powder from 15% to 8%, and the parts' porosity went down from 0.8% to 0.2%.
Nadzor okolja: Ohranjanje elektronske delavnice čisto v skladu s standardi ISO razreda 5 (razred 100) lahko zmanjša količino ostankov onesnaževalcev na površini PCBA za 90 % in stopnjo napak za 75 %.
2. Učinkovita tehnologija čiščenja: od ročnega do strojnega
Metoda čiščenja, ki je varna pred eksplozijami: Tuobo aditivni sistem serije TCB je zasnovan za samodejno čiščenje notranjosti velikih 3D-natisnjenih obdelovancev, hkrati pa jih ščiti pred inertnim plinom. Ima stopnjo izkoristka prahu 98 % in skrajša čas ročnega dela za 90 %.
Aparat za kavo, ki je izšel leta 2025, je imel to tehnologijo, ki uporablja visoko{1}}frekvenčne vibracije za odpravo priključkov cevi in ​​zniža količino kavnega prahu, ki ostane v aparatu, s 3 % na 0,5 %.
Zaznavanje nano ravni: Preostala morfologija prahu se analizira bodisi z metodo laserske difrakcije (z natančnostjo 0,1 μm) bodisi z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). To daje podatkovno podporo za optimizacijo procesa.
3. Novi materiali: znižanje preostale občutljivosti
Oblikujte praške z nizko vsebnostjo ostankov: naredite praške, ki so zelo sferični in se dobro pretakajo (na primer prašek iz nerjavečega jekla 316L, razpršen s plinom, Hallov merilnik pretoka, ki ocenjuje pretočnost 25 s/50 g), da zmanjšate brizganje med porazdelitvijo prahu.
Biorazgradljiv premaz: Vlakna sladkornega trsa se uporabljajo za premaz medicinskih rokavic. To vlakno lahko v vodi nabrekne, kar lahko zmanjša puščanje ostankov prahu za 20 % in zmanjša tveganje za alergije.
Ekstrakcija z dinamičnim pritiskom: pri izdelavi kave v kapsulah se za izboljšanje pretoka vode uporablja segmentirana regulacija tlaka, ki zmanjša količino finega prahu, ki ostane v kavi, za 15 %.