Volfram je materijal izbora za aplikacije na visokim temperaturama zbog svojih dobrih termomehaničkih svojstava kao što su visoka tačka topljenja, visoka gustina, visoka toplotna provodljivost i umereno toplotno širenje. Osim toga, njegova visoka gustoća i ekstremno niska stopa erozije raspršivanja čine ga pogodnim za zračenje ili druga ekstremna okruženja i može se koristiti za proizvodnju valovoda, kolimatora, komponenti plazme nuklearnog reaktora, itd., pokrivajući zrakoplovstvo, avijaciju, vojsku, medicinu i nuklearnu energiju industrije, itd. Mnoga polja.
Širok spektar prednosti metala volfram takođe otežava njegovu obradu. Tačka topljenja čistog volframa je čak 3410 stepeni Celzijusa. Iako je tačka topljenja legura volframa smanjena, svi su to vatrostalni metali, koje je teško proizvesti konvencionalnim metodama. Općenito, volfram i legure volframa mogu se preraditi u materijale izradom praškastih metalurgija, ekstruzijom, kovanjem, valjanjem, predenjem i izvlačenjem, ali je cijena obrade visoka i dugotrajna, a strukturna složenost dijelova koji se mogu proizvesti je ograničen.
Poslednjih godina tehnologija 3D štampanja omogućila je način za proizvodnju volframovog metala, a proizvodnja ovog materijala je istražena korišćenjem različitih procesa 3D štampanja kao što su SLM, BJ, FDM ekstruzija i DLP, koji se zasnivaju na direktnom topljenju. i sinterovanje. izvodljivost. Kompanije za proizvodnju cementnog karbida nadaju se da ova nova tehnologija može otvoriti novi način za proizvodnju volfram metala, a glavni proizvođači opreme za 3D štampanje takođe su aktivno istraživali proces formiranja volfram metala i izrazili da su napravili proboj.
Direktno lasersko 3D štampanje na bazi topljenja
Selektivno lasersko topljenje (SLM/L-PBF) jedna je od najuspješnijih tehnika aditivne proizvodnje za proizvodnju visoko preciznih i visokokvalitetnih funkcionalnih dijelova. Tokom godina, poznati proizvođači metalne 3D štampe u Kini su izjavili da su osvojili lasersko 3D štampanje volframa i uspešno realizovali aplikaciju. Navedeni primjeri su sve volframove rešetke za medicinsku upotrebu, a malo je održivih. izvještaji.
Najveći problem kod laserske tehnologije je postojanje temperaturnih gradijenata, koji lako mogu dovesti do preostalog naprezanja i uzrokovati pucanje. Istraživači iz Nacionalne laboratorije Lawrence Livermore istakli su da su u studijama 3D štampe na volframu zabilježene visoke gustoće veće od 98 posto, ali je stvaranje mikropukotina neizbježno. Referentna tehnologija 3D štampe je saznala o istraživačima iz nekoliko jedinica koje se bave istraživanjem ovog materijala. Volframove rešetke je relativno lako štampati. Iako snaga nije velika, mogu zadovoljiti medicinske zahtjeve za zaštitu od zračenja. Veoma lako pucati tokom štampanja.
Lasersko štampanje volframa može se poboljšati legiranjem i optimizacijom procesa, ali oba pristupa su imala ograničen uspjeh. Za legure volframa visoke gustine, zbog raznovrsnosti komponenti, svojstva se jako razlikuju, tačka topljenja varira do 2400 stepeni, a pritisak zasićene pare svakog elementa je različit. Istraživači sa Univerziteta Tianjin i Central South University također su istakli da je teško osigurati kontrolu komponenti u legurama volframa korištenjem SLM-a, a također je teško proizvesti legure volframa pune gustine s odličnim mehaničkim svojstvima.
Nesumnjivo je da je upotreba lasera za proizvodnju volframovih mreža značajan napredak i najuspješnija primjena direktnog laserskog topljenja, ali primjena volframa nije samo za rešetke.
Indirektno 3D štampanje zasnovano na sinterovanju
Indirektno 3D štampanje zasnovano na sinterovanju pruža još jednu metodu obrade za formiranje volfram metalnih materijala. Glavni procesi uključuju ekstruziju, svjetlosnu polimerizaciju i mlaziranje veziva. Ovim procesima se prvo formira praznina dijela, a zatim se koristi tradicionalni proces metalurgije praha kako bi se ostvarilo sinteriranje i zgušnjavanje metala volframa.
Powder Extrusion printing (Powder Extrusion printing, PEP) je primjer, ova tehnologija nema stroge zahtjeve za sferičnost i fluidnost originalnog praha, zagrijavanjem peleta pomiješanih sa metalnim prahom i polimernim vezivom u rastopljenu pastu Fluid, i taloženjem sloj po sloj kako bi se dobilo zeleno tijelo, nakon odmašćivanja i sinteriranja, može se formirati dio legure sa željenom strukturom i visokim performansama.
Zeleno tijelo od legure volframa
Legura volframa nakon sinterovanja
Upotreba tehnologije indirektnog 3D štampanja ekstruzijom taline praha ima određene prednosti u štampanju delova od legura volframa, što omogućava proizvodnju strukturnih delova skoro mreže. Štaviše, ovaj proces oblikovanja je jednostavan, ne zahtijeva laserske uređaje i ima niske troškove opreme i materijala. Pogodan je za praškaste materijale koji se koriste u metalurgiji praha i ima karakteristike niskotemperaturnog i visokotemperaturnog oblikovanja.
Rezimiraj
Svaki proces ima svoje prednosti i nedostatke. Trenutna direktna laserska proizvodnja volframovih metalnih blokova ima nedostatke u pucanju i formiranju, a shema ekstruzije i sinterovanja je teška za proizvodnju mrežastih struktura tankih stijenki.