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增材制造用金屬粉末原材料檢測技術(一)

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增材制造用金屬粉末原材料檢測技術(一)

發布日期:2017-09-05 作者: 點擊:

增材制造用金屬粉末的物理性能包括松裝密度、振實密度、流動性等,忽略了這些性能的變化,可能會出現同樣的工藝參數與粉末粒度分布打印出的零件性能完全不同的現象。


2、  金屬粉末物理性能檢測

(1)松裝密度

粉末在松散狀態下落入一個已知體積的杯中,測得的單位容積質量叫做粉末的松裝密度。粉末的松裝密度是一個綜合性能,它受粉末粒度、粒度分布、顆粒形狀、顆粒內孔隙等因素的影響。這里介紹兩種比較方便測量松裝密度的方法。

①  漏斗法:粉末從漏斗孔按一定高度自由落下充滿體積一定的容器,再測出容器中粉末的質量,測定儀器如圖1所示。這種方法簡單、快捷,但無法測量流動性差的粉末。

 

②  斯柯特容量計:對于不能自由流過漏斗法中孔徑為5mm的漏斗的金屬粉末應采用斯柯特容器法,標準GB 1479.2—2011對這種器具的使用有參照規定(斯柯特容量計見圖2)。粉末從上方經過篩網流到下方的柱體中,柱體中的傾斜擋板可以將粉末充分分散,防止粉末團聚,測得的松裝密度更準確,特別適合超細粉末、潮濕的粉末、有磁性的粉末等流動性較差的粉末,可以用于3D打印用金屬粉末的常規生產檢測。

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(2)振實密度


金屬粉末的振實密度是將一定量的粉末裝在容器中,通過振動裝置(如圖3)振動,直至粉末的體積不再減少。粉末的質量除以振實后的體積得到它的振實密度。


國標GB/T 5162-2006對金屬粉末的振實密度的測量有具體的規定,金屬3D打印粉末可以采用這種方法,測量三次取算數平均值報出最終結果。一般振實密度比松裝密度高20%~50%。對于增材制造用粉,由于球形金屬粉末間的“搭橋較少”,松裝密度普遍高于形狀不規則的粉末。


(3)流動性

粉末的流動性是粉末填充一定形狀容器的能力,而球形粉末可以提高粉末的流動性,以實現高質量的鋪粉布料的平整與順暢。影響因素包括顆粒形狀、粒度組合、相對密度和顆粒間的粘附作用。如顆粒越大,形狀越規則,粒度組成中細粉比例小,相對密度增加表面積吸附水分及氣體少,流動性就好。另外,流動性還與粉末的松裝密度有關。一般來說,粉末的松裝密度越高,流動性越好。


金屬粉末的流動性通常有兩種表征方法:霍爾流速和安息角。

①   霍爾流速

金屬粉末的霍爾流動性是指50g金屬粉末流過標準尺寸漏斗孔所需時間,單位為(s/50g)。其倒數是單位時間流出粉末的質量,稱為流速。目前國內測量流動性按標準GB/T 1482-2010進行.

②  安息角

對于無法順利通過標準漏斗的粉末,通常采用安息角表征粉末流動性。


金屬粉末安息角的測量參照《GB/T 16913 粉塵物性試驗方法 安息角的測定》,采用注入限定底面法,將粉末從漏斗注入到水平料盤上,測量粉塵堆積斜面與底部水平面所夾銳角。通常,金屬粉末的安息角要求≤45°。(鋯粉廠家 )


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