Волфрамът е избраният материал за високотемпературни приложения поради добрите си термомеханични свойства като висока точка на топене, висока плътност, висока топлопроводимост и умерено термично разширение. В допълнение, високата му плътност и изключително ниската степен на ерозия при разпръскване го правят подходящ за радиация или други екстремни среди и може да се използва за производство на вълноводи, колиматори, плазмени повърхностни компоненти на ядрени реактори и т.н., покриващи космическото, авиационното, военното, медицинското и ядреното индустрии и др. Много области.
Широката гама от предимства на волфрамовия метал също го прави труден за обработка. Точката на топене на чистия волфрам достига 3410 градуса по Целзий. Въпреки че точката на топене на волфрамовата сплав е понижена, всички те са огнеупорни метали, които са трудни за производство по конвенционални методи. Като цяло волфрамът и волфрамовите сплави могат да бъдат преработени в материали чрез производство на заготовки в праховата металургия, екструзия, коване, валцуване, предене и изтегляне, но разходите за обработка са високи и отнемат време, както и структурната сложност на частите, които могат да бъдат произведени е ограничено.
През последните години технологията за 3D печат предостави средства за производството на волфрамов метал и производството на този материал е изследвано с помощта на различни процеси за 3D печат като SLM, BJ, FDM екструзия и DLP, които се основават на директно топене и синтероване. изпълнимост. Компаниите за производство на циментиран карбид се надяват, че тази нова технология може да отвори нов начин за производството на волфрамов метал, а масовите производители на оборудване за 3D печат също активно са изследвали процеса на формоване на волфрамовия метал и са изразили, че са направили пробиви.
Базиран на топене, директен лазерен 3D печат
Селективното лазерно топене (SLM/L-PBF) е една от най-успешните техники за адитивно производство за производство на високопрецизни и висококачествени функционални части. През годините известни производители на метален 3D печат в Китай заявиха, че са завладели лазерния 3D печат на волфрам и успешно са реализирали приложението. Дадените примери са всички волфрамови решетки за медицинска употреба и има малко устойчиви. доклади.
Най-големият проблем с лазерно базираната технология е наличието на температурни градиенти, които лесно могат да доведат до остатъчно напрежение и да причинят напукване. Изследователи от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор посочиха, че при проучвания за 3D принтиране на волфрам са докладвани високи плътности над 98 процента, но образуването на микропукнатини е неизбежно. Справочникът за технологията на 3D печат е научил за изследователи от няколко звена, ангажирани с изследването на този материал. Волфрамовите решетки са относително лесни за печат. Въпреки че здравината не е висока, те могат да отговорят на медицинските изисквания за радиационно екраниране. Много лесно се спуква по време на печат.
Лазерното печатане на волфрам може да бъде подобрено чрез легиране и оптимизиране на процеса, но и двата подхода са имали ограничен успех. За волфрамовите сплави с висока плътност, поради разнообразието от компоненти, свойствата варират значително, точката на топене варира до 2400 градуса и налягането на наситените пари на всеки елемент е различно. Изследователи от университета в Тиендзин и Централния южен университет също така посочиха, че е трудно да се осигури контролируемостта на компонентите във волфрамовите сплави чрез използване на SLM и също така е трудно да се произвеждат волфрамови сплави с пълна плътност с отлични механични свойства.
Несъмнено използването на лазера за производство на волфрамови решетки е значителен пробив и най-успешното приложение на директното лазерно топене, но приложението на волфрам не е само за решетки.
Базиран на синтероване, индиректен 3D печат
Индиректният 3D печат, базиран на синтероване, осигурява друг метод за обработка за формиране на метални материали от волфрам. Основните процеси включват екструзия, светлинно втвърдяване и струйно изпръскване на свързващо вещество. Тези процеси първо формират заготовката на частта и след това използват традиционния процес на прахова металургия, за да реализират синтероването и уплътняването на волфрамовия метал.
Печатът с прахова екструзия (печат с прахова екструзия, PEP) е пример, тази технология няма строги изисквания за сферичността и течливостта на оригиналния прах, чрез нагряване на пелетите, смесени с метален прах и полимерно свързващо вещество в разтопена паста, течност и отлагане слой по слой, за да се получи зелено тяло, след обезмасляване и синтероване може да се формира част от сплав с желаната структура и висока производителност.
Зелен корпус от волфрамова сплав
Волфрамова сплав след синтероване
Използването на индиректна 3D технология за екструдиране на прахова стопилка има определени предимства при отпечатването на части от волфрамова сплав, което прави възможно производството на структурни части с почти мрежова форма. Освен това този процес на формоване е прост, не изисква лазерни устройства и има ниски разходи за оборудване и материали. Подходящ е за прахообразни материали, използвани в праховата металургия и има характеристиките на нискотемпературно формоване и високотемпературно формоване.
Обобщете
Всеки процес има своите предимства и недостатъци. Настоящото директно лазерно производство на волфрамови метални блокове има недостатъци при напукване и формоване, а схемата на екструдиране и синтероване е трудна за производство на тънкостенни мрежести структури.