Một khung titan phức tạp, nhẹ, mới được lấy từ máy nung chảy giường bột laser, vẫn được gắn vào tấm chế tạo của nó và được chôn trong bột lỏng. Sau khi các giá đỡ được cắt bỏ và bột được thổi bay, bộ phận này sẽ đi vào bể rửa nước nóng để làm sạch lần cuối. Nước rửa này-thường là axit nhẹ hoặc dung dịch tẩy rửa-phải được làm ấm để có hiệu quả. Bộ gia nhiệt bên trong bể này không thể là nguồn cung cấp sắt hoặc kim loại khác, bởi vì những ion đó có thể gây ra sự ăn mòn điện trên các bề mặt bên trong phức tạp, mới lộ ra và chịu ứng suất cao của bộ phận. cácBộ phận làm nóng bằng kim loại AM của PTFEứng dụng giải quyết chính xác nhu cầu này, cung cấp nhiệt không nhiễm bẩn cho một trong những bước xử lý hậu kỳ nhạy cảm nhất trong sản xuất bồi đắp.
Tại sao cần phải súc rửa bằng nước nóng sau khi loại bỏ vật liệu hỗ trợ
Loại bỏ bột dư và chất gây ô nhiễm
Các quy trình sản xuất bồi đắp kim loại-chẳng hạn như phản ứng tổng hợp bột bằng laze (LPBF) hoặc nấu chảy bằng chùm tia điện tử (EBM)-để lại một bộ phận được bao phủ bởi các hạt bột rời, thiêu kết hoặc tan chảy một phần. Sau khi loại bỏ hỗ trợ cơ học (sử dụng dây EDM, cắt thủ công hoặc phun mài mòn), bộ phận vẫn mang cặn bột cực nhỏ được nhúng trong các kẽ hở bề mặt, các rãnh bên trong và cấu trúc mạng tinh thể. Xả nước lạnh không đủ để loại bỏ hoàn toàn các hạt này. Làm nóng nước rửa hoặc dung dịch axit nhẹ đến 60–80 độ cải thiện đáng kể hiệu quả làm sạch bằng cách giảm độ nhớt của chất lỏng, tăng cường hoạt động của chất hoạt động bề mặt và tăng tốc các phản ứng hóa học trong các bước thụ động.
Nguy cơ ô nhiễm ion kim loại
Trong quá trình loại bỏ chất hỗ trợ, các bề mặt kim loại mới tiếp xúc sẽ có hoạt tính hóa học và thường chứa ứng suất dư từ quá trình in. Bất kỳ sự đưa ion kim loại lạ nào-đặc biệt là sắt, đồng hoặc niken-vào bể rửa đều có thể tạo ra các vi tế bào điện trên bề mặt của bộ phận. Những tế bào vi mô này bắt đầu ăn mòn cục bộ, dẫn đến rỗ, nứt ăn mòn do ứng suất hoặc đổi màu. Đối với các bộ phận hàng không vũ trụ, y tế hoặc ô tô có giá trị cao (ví dụ: cấy ghép hông bằng titan hoặc lưỡi tuabin Inconel), sự nhiễm bẩn như vậy là không thể chấp nhận được. Do đó, bộ gia nhiệt rửa phải trơ về mặt hóa học và giải phóng các ion kim loại hoàn toàn bằng không vào bể.
Vai trò của lò sưởi ngâm PTFE
Độ trơ hóa học hoàn toàn
Lò sưởi ngâm PTFE là sự lựa chọn hợp lý cho ứng dụng này. Vỏ bọc PTFE hoàn toàn trơ với các dung dịch rửa được sử dụng trong quá trình xử lý sau, có thể bao gồm:
Nước khử ion (đã đun nóng)
Dung dịch axit xitric nhẹ (2–10% trọng lượng) để thụ động hóa thép không gỉ hoặc titan
Chất tẩy rửa có tính kiềm để loại bỏ cặn hữu cơ
Dung dịch có tính axit nhẹ do các hạt bột hòa tan
Vỏ bọc không giải phóng ion kim loại, bất kể thành phần hóa học trong bể hoặc nhiệt độ vận hành. Điều này duy trì độ tinh khiết hóa học của nước rửa và ngăn ngừa bất kỳ sự ô nhiễm nào của bộ phận. Bộ gia nhiệt PTFE cung cấp một bể nước ấm, không gây tiếng ồn về mặt hóa học cho bộ phận kim loại phức tạp, mới sinh, rửa sạch các dấu vết cuối cùng của nguồn gốc bột mà không gây thêm bất kỳ ô nhiễm nào.
Bề mặt chống dính ngăn chặn sự tích tụ cặn
Bề mặt nhẵn, không dính của PTFE mang lại thêm lợi ích. Các hạt bột kim loại mịn hoặc muối kim loại hòa tan có thể kết tủa trên bề mặt lò sưởi. Trên lò sưởi có vỏ bọc bằng kim loại, các cặn này tích tụ theo thời gian, tạo thành lớp vỏ cứng, cách điện làm giảm sự truyền nhiệt và có thể bong ra thành các mảnh vụn mài mòn. Trên PTFE, các chất cặn này có độ bám dính rất thấp. Bề mặt chống dính ngăn không cho bột kim loại hòa tan còn sót lại trên lò sưởi. Xịt hoặc lau nhẹ nhàng để làm sạch máy sưởi một cách dễ dàng, duy trì hiệu quả của máy.
Lưu ý về quy trình: Kích động và lọc là cần thiết
Ngay cả với bộ gia nhiệt PTFE cung cấp nhiệt tinh khiết, bể rửa phải được thiết kế phù hợp để loại bỏ các hạt bột bị bong ra. Bột kim loại mịn (thường có kích thước 15–45 µm) có thể lắng xuống đáy bể hoặc tuần hoàn, có khả năng bám dính lại vào bộ phận. Vì thế,khuấy trộn và lọc tốt trong bể rửarất quan trọng. Sự khuấy trộn-được thực hiện thông qua bơm tuần hoàn, thanh phun nước hoặc bộ chuyển đổi siêu âm-giữ cho các hạt lơ lửng. Một hệ thống lọc (ví dụ, hộp lọc 5–10 µm hoặc bộ lọc túi) liên tục loại bỏ bột lơ lửng, giữ cho bể luôn trong. Bộ gia nhiệt PTFE phải được đặt cách xa nơi tiếp xúc trực tiếp với các tia phun tốc độ cao để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ nhưng vẫn hoạt động an toàn trong bể được khuấy trộn tốt.
Lợi ích thiết thực cho chất lượng sản xuất bồi đắp
Làm sạch nhất quán trên các hình học phức tạp
Các bộ phận kim loại AM thường chứa các cấu trúc dạng lưới bên trong, các kênh làm mát phù hợp hoặc các thành mỏng khó làm sạch bằng cơ học. Bồn rửa nước nóng kết hợp với khuấy trộn sẽ thâm nhập vào các tính năng này. Bộ gia nhiệt PTFE đảm bảo nhiệt độ được duy trì đồng đều trên toàn bộ bể, do đó mọi vùng của bộ phận đều có cường độ làm sạch như nhau. Điều này đặc biệt quan trọng đối với quá trình thụ động, trong đó nhiệt độ đồng đều thúc đẩy lớp oxit bảo vệ, nhất quán.
Không có nguy cơ ăn mòn điện từ lò sưởi
Khi một bộ phận bằng titan hoặc nhôm được rửa trong bồn nước ấm, bất kỳ ion sắt nào được đưa vào sẽ ngay lập tức thiết lập một tế bào điện. Bộ gia nhiệt PTFE loại bỏ hoàn toàn rủi ro này. Bồn tắm không chứa các ion kim loại ngoại lai, cho phép bề mặt của bộ phận vẫn thụ động (trong trường hợp titan và thép không gỉ) hoặc tạo thành lớp oxit như mong muốn mà không bị cản trở. Kết quả là một bộ phận đã vượt qua quá trình kiểm tra rỉ sét trắng, rỗ hoặc đổi màu.
Tóm tắt các ưu điểm chính
| Yêu cầu | Đóng góp của lò sưởi PTFE |
|---|---|
| Sưởi ấm không có kim loại | Vỏ bọc PTFE giải phóng các ion bằng 0; không có nguy cơ ăn mòn điện |
| Khả năng kháng axit nhẹ | Trơ hoàn toàn với axit citric, HCl loãng, chất tẩy rửa có tính kiềm |
| Bề mặt chống dính | Ngăn ngừa cặn bột nướng; dễ dàng làm sạch |
| Nhiệt độ hoạt động | Thích hợp cho bể rửa 60–80 độ (thấp hơn giới hạn PTFE) |
| Độ tin cậy lâu dài | Không bị ăn mòn hoặc lọc ion trong hàng ngàn giờ |
Kết luận: Một thành phần nhỏ có tác động lớn đến chất lượng AM
Bộ gia nhiệt ngâm PTFE là một bộ phận quan trọng trong dây chuyền xử lý sau sản xuất bồi đắp, đảm bảo quá trình rửa cuối cùng tinh khiết, nóng và sạch về mặt hóa học cho các bộ phận kim loại phức tạp. Bằng cách cung cấp nhiệt đồng đều, không có kim loại cho bể rửa được khuấy trộn và lọc kỹ, nó cho phép các bộ phận phức tạp bên trong được làm sạch hoàn toàn và thụ động mà không gây ra rủi ro ăn mòn. Chất lượng của bộ phận kim loại in 3D được hoàn thiện không chỉ ở đường truyền laser mà còn ở bể nước nóng được bảo vệ bởi bộ gia nhiệt bằng nhựa trơ. Đối với các nhà sản xuất đang tìm kiếm các thành phần kim loại có độ bóng bề mặt cao, đáng tin cậy, việc chỉ định bộ gia nhiệt PTFE cho giai đoạn rửa nóng là một quyết định nhỏ nhưng cần thiết.
