Linde и EOS исследовали влияние уровня кислорода на качество печати алюминиевого сплава AlSi10Mg

Компания Linde, специализирующаяся на промышленных газах, и компания EOS GmbH, заключили партнерство для проведения исследования, посвященного изучению влияния кислорода в камере построения и его воздействия на критические свойства алюминиевого сплава AlSi10Mg.

Процесс прямого лазерного спекания металлов EOS, PBF-LB, обычно происходит в атмосфере аргона или азота, создаваемой путем продувки камеры сборки газом высокой чистоты до достижения концентрации кислорода менее 1000 ppm.

Даже после самой тщательной очистки атмосферы камеры сборки возможно сохранение незначительных примесей, при этом даже чрезвычайно малые колебания уровня кислорода могут повлиять на механические свойства сплавов, чувствительных к кислороду, включая вызванное процессом старение металлического порошка.

В рамках исследования взаимодействия газов с порошком EOS Aluminium AlSi10Mg было выбрано решение Linde ADDvance O2 precision, обеспечивающее непрерывный анализ газовой атмосферы. Распознавая концентрацию O2 до 10 ppm, ADDvance O2 precision инициировало автоматический процесс продувки для поддержания оптимальных атмосферных условий.

В ходе исследования на системе EOS M 290 было выполнено 21 задание на сборку с различной остаточной концентрацией кислорода (от 1000 ppm до 5000 ppm) в атмосфере технологического газа. Три датчика кислорода были размещены в разных местах камеры: один в верхней части технологической камеры, один в системе рециркуляционных фильтров, а другой в прецизионной системе ADDvance O2, которая находилась ближе всего к слою порошка и была откалибрована по уровню кислорода 500 ppm для обеспечения точности измерений.

Система ADDvance O2 была первоначально установлена в режим анализа, только для отслеживания уровня кислорода, а затем была переведена в режим управления, взяв на себя регулирование уровня кислорода в технологическом газе.

Чтобы установить эталон, первые три объекта были напечатаны с использованием стандартных условий EOS (уровень кислорода менее 1000 ppm). С помощью прецизионного датчика ADDvance O2 precision можно было проводить более точные измерения, после чего были отображены отклонения между этим датчиком и датчиками EOS M 290.

В дополнение к повышению точности показаний уровня кислорода, когда ADDvance O2 precision был переведен в режим управления для регулирования атмосферы, он обеспечил гораздо большую согласованность уровней кислорода.

По завершении исследования были подтверждены следующие выводы:

• EOS M 290 с порошком EOS Aluminium AlSi10Mg и параметры процесса позволяют получить высококачественную, воспроизводимую конечную деталь;
• В процессе обработки необходимо поддерживать содержание кислорода ниже 1000 ppm, чтобы предотвратить увеличение количества и размера пор и обеспечить высокую плотность детали и требуемые механические свойства;
• Старение порошка уменьшается при поддержании уровня O ниже 1000 ppm, что позволяет чаще использовать порошок повторно;
• Расположение датчика кислорода влияет на измерение, при этом датчик, расположенный вблизи слоя порошка, обеспечивает оптимальное измерение.

Совместный технический документ Linde и EOS, в котором более подробно рассматривается исследование влияния газов, можно скачать здесь.