理论教育 SLS成形件的后处理方法及其效果

SLS成形件的后处理方法及其效果

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:SLS形成的金属或陶瓷件只是一个坯体,其机械性能和热学性能通常不能满足实际应用的要求,因此,必须进行后处理。将SLS成形件放入温控炉中,将烧结的温度设定为接近金属的熔点。该后处理方法周期较短、处理后零件非常致密,致密度高达99%。熔渗的方式如图4-5所示。和熔渗相似,经过浸渍处理的制件尺寸变化很小。

SLS成形件的后处理方法及其效果

SLS形成的金属或陶瓷件只是一个坯体,其机械性能和热学性能通常不能满足实际应用的要求,因此,必须进行后处理。常用的后处理方法主要有脱脂烧结、高温烧结(二次烧结)、热等静压烧结、熔渗和浸渍等。

1.脱脂烧结

脱脂烧结是通过温控炉的加温和保温去除黏结固相颗粒的高分子材料的。高分子粉末材料的去除伴随着一个物理化学变化的过程,材料受热熔化形成液相,保温一段时间后汽化降解。脱脂烧结的设定温度介于高分子和金属粉末熔点之间,因这两种材料熔点相差较大,温度可以设定比高分子熔点相对较高的范围。这样一方面使得黏结粉末可以充分去除,一方面又不影响固相颗粒的状态。烧结一般在真空状态下或者通保护气体下进行,这样可以保护粉末不被氧化。在烧结过程中,应该控制好温度与压力,不适当的参数会使制件开裂。

2.高温烧结(二次烧结)

SLS制件经脱脂烧结后,有机物基本已经消除。由于黏结剂的去除,制件内部产生大量空隙,此时仅靠颗粒之间的残余应力保持形状,因此需要进行二次烧结。将SLS成形件放入温控炉中,将烧结的温度设定为接近金属的熔点。经过这样的处理后,坯体内部孔隙减少,制件的密度和强度得到提高。在二次烧结过程中,同样也要保持炉内压力的稳定和温度分布均匀,否则会导致制件产生裂纹。

3.热等静压烧结

热等静压烧结(Hot Isocratic Pressing,HIP)将高温和高压同时作用于坯体,能够消除坯体内部的气孔,提高制件的密度和强度,如图4-4所示。它主要包括三个过程:升温、保温和冷却。该后处理方法周期较短、处理后零件非常致密,致密度高达99%。有学者认为,可以先将坯体做冷等静压处理,以大幅度提高坯体的密度,然后再经高温烧结处理,提高制件的强度。以上两种后处理方式虽然能够提高制件的密度和强度,但是也会引起制件的收缩和变形。

4.熔渗(www.daowen.com)

熔渗(Infiltration)是将金属坯体浸入液态金属中或者与低熔点的液态金属相接触,让坯体内的孔隙被液体填充,坯体冷却下来就能获得致密的金属烧结件。二次烧结后的金属件存在较多的孔隙,强度较低,所以需要提高烧结件的强度,而提高强度的有效措施就是渗金属。低熔点金属熔化后,由于毛细力或者重力,熔化的金属通过烧结坯体内相互连通的孔隙,从而填满烧结件内的孔隙,最后使坯体成为致密的金属件。熔渗的方式如图4-5所示。

图4-4 热等静压烧结工作原理

图4-5 不同熔渗方式

(a)部分熔渗法;(b)全部熔渗法;(c)接触法

5.浸渍

浸渍和熔渗相似,所不同的是,浸渍是将液态非金属物质浸入多孔烧结坯体的孔隙内。和熔渗相似,经过浸渍处理的制件尺寸变化很小。

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