粉末冶金零件的增材制造工艺。用于质量控制和研发的粒度分析

大约70年前，金属粉末和粉末冶金(PM)部件的制造变得非常重要，许多工业制造工艺已经出现，显示出日益增强的生产能力和专业化。最近，3D打印，或增材制造技术，导致了最新的PM加工发展，选择性激光熔化。

选择性激光熔化(SLM)

选择性激光熔化是3D打印过程，由此，CAD图案用于通过旋转镜引导激光束，在制造平台上的最顶层金属粉末层。金属颗粒被梁熔欧洲杯猜球平台化在前一层的顶部，但是根据CAD图案精确，从而通过层产生3D对象层。

在下一层/循环中，未熔化的残余金属颗粒被刮擦以重复使用，直到欧洲杯猜球平台它们显示出过量磨损的迹象，粘在一起或被氧化。这种类型的合成避免了在剩余粉末未回收的过程中发现的高水平的浪费，其中最多90％的原料可以是未批准的。欧洲杯足球竞彩

下面的图形显示了如何通过SLM生产复杂的金属部件。每件生产的事实是一种，无需关节或焊接，使其变得坚固耐用，并且易于定制。相同的平台可用于任意数量的CAD程序，以便按需一个接一个地产生自定义部件，避免为制造单个部件而使用自定义工具的使用和成本。

与其他零件制造工艺相比，SLM通常对所使用的金属粉末要求严格。这是由于所使用的粉末的雾化性质和部件的性质。具有极薄表面的复杂部件是使用平均尺寸较小、尺寸分布宽度较窄的粉末颗粒生产的。欧洲杯猜球平台

另一方面，一个双峰宽度可能是理想的，以确保激光熔化床是松散包装的粉末在最高的密度，这样的组件是坚实和强大的，并在最终产品的空隙最小。

颗粒形状是另一个重要参数。当颗粒非常圆滑时，激光床层填充最均匀、最紧密，具有优越的流动性能。欧洲杯猜球平台这使得激光熔床在每一个新层沉积后都能进行适当的再造。这些粒子有助欧洲杯猜球平台于利用熔合过程反复实现坚固的结构。

粒径和形状必须分别检测，因为它们是独立的参数。颗欧洲杯猜球平台粒在任何大小参数可以是粗糙的，圆形或椭圆形。因此，为了确保质量控制，必须测量金属颗粒的大小和形状，确保这些符合预定义的规格，从而使粉末具有高质欧洲杯猜球平台量。

在给SLM的金属粉末中存在单一污染物是一个关键问题，因为这可能导致最终零件中形成点缺陷。如果污染物是非球形、表面粗糙或半透明的，图像分析可以帮助检测出污染物，并允许定量测量其体积百分比或粒子数量。欧洲杯猜球平台

在每次回收过程中，必须确认回收的金属粉末在磨损、氧化和污染方面是合适的。这个关键的质量测试是通过重复每次循环的形态测量来执行的。含有超出规格的颗粒的粉末必须在再次进入循环之前欧洲杯猜球平台熔化和雾化。

SLM中金属粉末的质量控制

已经使用激光衍射（LD）技术在多年的情况下成功分析了金属粉末粒度。另一种新兴技术是用于研究粒度和形状的动态图像分析（DIA）。这两个的组合呈现在Microtrac MRB同步．

激光衍射

激光衍射现已成为粉末冶金和金属粉末行业质量控制中粒度检测的进一步选择。这取决于通过粉末颗粒通过金属粉末流的相干激光束的散射，其散射程度和最终光强度取决于粒度。欧洲杯猜球平台探测器阵列以样本流程的角度布置，以通过拾取散射光分布来测量散射，然后使用迭代算法计算成尺寸分布。

动态图像分析

动态图像分析(DIA)取决于在高速频闪灯和高分辨率数码相机的背光下对样品池中流动颗粒的成像。欧洲杯猜球平台这些图像被编译成视频文件并输出到计算机，计算机根据像素大小和数字分析它们。像素大小校准使得报告样本单元中粒子的大小和形状变得简单。欧洲杯猜球平台保存的视频文件准备重新测量，以防另一套标准操作条件(SOP)是需要为不同的应用。

上图所示的蓝色粒子图像轮廓显示了不同参数的值如何显示污染或不规范金属粒子的存在。欧洲杯猜球平台它表明一个拉长的形状，如W/L纵横比所示。固体度和透明度参数结果表明，粒子分别是粗糙和半透明的。

形状参数从0到1测量，其中一个表示完全球形。当其值为1时，solid表示完美的平滑和无压痕。透明度值为1表示粒子是完全透明的。两个或三个参数总是足以报告大多数过程中关键粒子的形状，其中任何一个参数的改变都可能揭示污染的存在。欧洲杯猜球平台

例如，不透明金属粉末的颗粒可能不符合W/L长宽比或固体度的规格，表明其球形和粗糙表面不在可接受范围内。超出规格的粉末或污染物颗粒的体积百分比或计数百分比也可以通过该技术进行识别和测量。欧洲杯猜球平台

宽度/长度纵横比在0至1的等级测量，细长形状具有较低的值，并表示颗粒不是球形的。稳定度和透明度值也从0缩小到1，从粗糙到完全平滑的表面和不透明度，以完美透明度。后者显示玻璃，塑料或其他物质是否在处理过程中脱离包装或与饲料材料混合。重要点是纯金属粉末中的污染物通常在W / L和稳定性值方面显着低，而不是超出规格限制的金属粒子。

如图9所示，图像显示的W/L宽高比和solid值代表了熔融的粉末颗粒，熔融是雾化后冷却的结果。欧洲杯猜球平台这些颗粒群会降低堆积密度，从而破欧洲杯猜球平台坏制造过程，导致孔隙率过高，从而降低传统方法生产的零件的生坯强度和烧结强度，并在slm制造的零件结构中产生点状缺陷。

图像分析工具通过提供数据来决定给定金属粉末的形状的适当规格限制，这取决于零件的复杂程度、后续工艺、目标成品率和其他相关方面，从而帮助实现质量控制。

视图粒子搜索功能，或欧洲杯猜球平台过滤器功能，支持快速识别和量化拉长的粒子。

图11显示了View Particles如何使用用户定义的搜欧洲杯猜球平台索条件将图像分组。本示例处理图10中的散点图所示的低W/L宽高比图像组的搜索。左上方的搜索粒子按钮被选欧洲杯猜球平台中(如图1所示)。粒子查询窗口现在打开(如图2所示)，其中W/L从参数列表中被选中，限制被设置为低于0.900(使用callout 3)。

开始搜寻后，会显示其中一项结果(标注4)。“搜寻粒子”窗口显示的报告显示，样本中有21.66%的粒子(按体积计算)符合搜寻条件，或按数量百分比计算，51,576个粒子中有5965个符合搜寻条件，即11.6%欧洲杯猜球平台。该组中的颗欧洲杯猜球平台粒由已经熔化的单个颗粒组成，数量百分比可能表明这批粉末不符合形状规范。

该程序可用于分离和测量样品中的六个独立的成分，使用单独的搜索每个，整个集合被连接到一个SOP。这些部件可能包括不同类型的材料，这些材料要么是为了达到一组最佳性能而有意组合的，要么是由于它们不符合形状或尺寸规格而被隔离的，或者只是污染了颗粒。欧洲杯猜球平台

如果为单个组件搜索选择了不同的大小和形状，则每个组件本身都可以作为单个度量的一部分进行测量和查看。已被自动化并分配给SOP的搜索可以有进一步选择的过滤器，用于报告每个馏分的存在量。

然后将SOP应用于获得X-Y图和表，如图13所示。标注1是蓝色曲线，其是针对整个样本报告的区域等效直径（DA）的累积％更精细曲线。标注2所示的红色曲线是符合搜索标准的粒子子集的等效曲线，如在视图粒子搜索的结果中所看到的，显示21.66％。欧洲杯猜球平台

实际的W/L和solid值显示在表3中，也可以看作是对应于单个尺寸分数的微分分布。

View Parti欧洲杯猜球平台cles显示只显示符合搜索设置的粒子图像，如图14所示。在左边的图像是较少拉长，变得越来越拉长在中间和右边的图像。这些对应于W/L纵横比的上、中、下范围。使用这种搜索分析，可以设置给定材料的W/L参数的规格限制，这取决于客户定义的粉末冶金制造的金属粉末规格。

还可以使用图15所示的图表和表格报告任何所选参数的搜索结果的历史，如图15所示，显示了六个记录，其中报告了金属粉末样品的DA差异百分比的体积。

图16显示了由DIA软件生成的趋势图，以确保选择的参数可以在两个连续的样品之间很容易地跟踪，从而在SLM的再生材料进料中发现尺寸和形状的重要变化。

一旦任何选定的参数被大幅偏离规范,必须重塑流从一开始,过程,从而确定可回收的材料是否适合使用与否是由简单的注意控制限制选择的图表规范。

图17显示了唯一一个目前商业上可用的DIA，以在工业或研究过程中产生在流动的流中的金属粉末的实时测量。它可以在SLM期间安装在再循环金属粉末流上，以确保超出规格金属粉末颗粒或污染物颗粒的存在。欧洲杯猜球平台

总结

测量金属粉末颗粒形态的需要以多种方式重要：

• 用户和供应商的质量控制
• 识别工业或研究过程中污染或超出规格的颗粒的存在和数量欧洲杯猜球平台
• 在SLM中监测回收金属粉的进料质量

激光衍射在尺寸识别和定量方面具有独特的效率，并已成为工业中这些过程的标准

DIA是金属粉末颗粒形貌研究的首选技术。欧洲杯猜球平台

• MicroTrac MRB同步通过将LD和Dia与相同的样本相同的测量相结合，并在几分钟内完成该过程来满足需求。
• 它可以通过选择关于尺寸和形状的30个单独参数中的任何一个来设置，以找到和定量测量每个应用程序的重要参数。
• 在SLM中，该技术允许在工艺过程中监控回收材料流，以便立即检测到材料与规格不符的不可接受的偏差。

这些信息已经从Microtrac MRB提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问Microtrac MRB．