Koji su učinci ostataka praha na performanse dijelova?

一, Fizička i kemijska priroda ostataka praha: poveznica između mikroskopskih nedostataka i makroskopskih kvarova
Ostatak praha sastoji se od krutih čestica koje nisu u potpunosti uklonjene tijekom procesa proizvodnje. Njihov sastav, veličina, oblik i raspodjela imaju izravan učinak na to koliko dobro dijelovi rade. U svijetu 3D ispisa s metalom, ostaci praha mogu sadržavati metalne čestice koje se nisu stopile zajedno, uključke oksida ili satelitski prah (sitne čestice koje se lijepe za veće čestice). Na primjer, nakon korištenja praha Ti6Al4V 15 puta u procesu taljenja elektronskim snopom (EBM), oksidna prevlaka na površini čestica postala je deblja. To je uzrokovalo kvarove fuzije unutar dijela i učinilo ga 69 puta manje sposobnim za podnošenje naprezanja. Ova mala greška će se vjerojatno pretvoriti u izvor pukotina kada se komponenta opetovano učitava, što će uvelike ograničiti njen životni vijek.
U svijetu proizvodnje elektronike, anorganski ostaci na površini PCBA (sklop tiskane ploče), uključujući karbonate i karbide u fluksu za lemljenje, mogu smanjiti izolacijski otpor i povećati struju curenja. Eksperimenti su pokazali da kada je rezidualna koncentracija veća od 0,1 mg/cm², struja curenja između lemljenih spojeva može porasti za tri reda veličine. To može uzrokovati koroziju metalne površine u vlažnim okruženjima, što može dovesti do lošeg kontakta ili čak prekida kruga. Organski ostaci poput smole i masti mogu stvoriti izolacijske premaze koji otežavaju rad električnih spojeva i uzrokuju probleme koji dolaze i prolaze.
2, Način na koji ostaci praha utječu na izvedbu dijela: efekt spajanja na više-razmjera
1. Pad mehaničkih svojstava: skriveni katalizatori zamora i loma
Ostaci praha mijenjaju mikrostrukturu materijala, čime se mijenjaju njihova mehanička svojstva. Način na koji se zaostala prskanja šire u procesu laserskog taljenja praha (LPBF) usko je povezan s pristupom skeniranju. Studije su pokazale da skeniranje u smjeru strujanja zraka (npr. S-270 stupnjeva) može rezultirati 30% povećanjem taloženja prskanja na sloju praha, stvarajući poroznost ili nedostatke nepotpune fuzije u bazenu taline, čime se smanjuje gustoća komponenata. Eksperimentalni podaci pokazuju da je granica zamora komponenti od nehrđajućeg čelika 316L s volumnim postotkom pora od 0,5% smanjena za 40% u odnosu na komponente bez nedostataka.
Korištenje praha uvijek iznova također može promijeniti svojstva praha, što može utjecati na to kako dijelovi funkcioniraju. Na primjer, nakon 15 upotreba praha od nehrđajućeg čelika 17-4PH, distribucija veličine čestica praha se suzila (D10 je otišao s 20,8 μm na 25,3 μm), satelitski prah se smanjio, a fluidnost se povećala za 15%. Vlačna čvrstoća se nije mnogo promijenila, ali se vijek trajanja od zamora kod visokog ciklusa povećao za 20%. To je zato što se reciklirani prah ravnomjernije nanosi i lokalne greške su popravljene. Ali ako je prah jako oksidiran (poput praha Ti6Al4V), stvorit će se tvrdi i krti sloj oksida. Ovaj sloj će tada biti najbolji način za širenje pukotina.
2. Manje pouzdana funkcionalnost: ovo je čest problem u elektronici i biomedicinskim znanostima.
U elektroničkoj proizvodnji, opasnosti od ostataka praha su poput "tempirane bombe". Istraga problema u elektroničkoj opremi zrakoplova otkrila je da su se čestice prašine veličine 0,3 μm nataložile na površini integriranog kruga s razmakom žljebova od 0,5 μm, što je dovelo do kvarova i kvara gadgeta nakon 2000 sati rada. Ostaci praha talka (čestice 1–10 μm) s vanjske strane medicinskih rukavica također mogu sadržavati bakterije ili proteine ​​lateksa, koji mogu uzrokovati alergije. Klinička istraživanja pokazuju da uporaba rukavica koje sadrže 0,5 mg/g talka u prahu povećava rizik od alergijskih reakcija kod medicinskog osoblja s 2% na 15%, pri čemu teški slučajevi mogu dovesti do anafilaktičkog šoka.
3. Smetnje u procesu: Učinak sloja praha na generator dušika na razini sustava
Ostaci praha također mogu utjecati na rad dijelova tako što ometaju proces proizvodnje. Kada klešete ili mljevete keramiku, prašina aluminijeva oksida (tvrdoća HV2000) dodana sustavu vodilica izgrebat će površinu vodilice poput brusnog papira. To će povećati hrapavost Ra s 0,2 μm na 1,0 μm, što će smanjiti točnost obrade za 50%. Nakon usitnjavanja ugljičnog molekularnog sita u generatoru dušika, prah će također blokirati kanal protoka adsorpcijskog tornja. To će smanjiti čistoću dušika s 99,99% na 95%, što nije dovoljno dobro za izradu elektroničkih čipova. To će uzrokovati povećanje stope otpada proizvoda za 30%.
3, Strategija kontrole i tehnološka granica: od pasivnog čišćenja do aktivne prevencije
1. Optimizacija procesa: smanjite izvor zaostale proizvodnje
Dizajniranje strategije skeniranja: Korištenje smjera skeniranja S-45 stupnjeva ili S-180 stupnjeva u LPBF procesu može smanjiti taloženje prskanjem i količinu preostalog praha za 40%.
Upravljanje puderom: Da se puder ne skupi jer ima previše finog praha (<20 μ m), you can use screening (such a 150 μ m sieve) and air flow classification to control the size of the particles. For instance, one airline cut the amount of 3D printed powder from 15% to 8%, and the parts' porosity went down from 0.8% to 0.2%.
Kontrola okoliša: Održavanje elektroničke radionice čistom prema standardima ISO klase 5 (klasa 100) može smanjiti količinu zaostalih kontaminanata na površini PCBA za 90%, a stopu kvarova za 75%.
2. Učinkovita tehnologija čišćenja: od ručnog čišćenja do korištenja strojeva
Metoda čišćenja koja je sigurna od eksplozija: Sustav serije Tuobo aditiva TCB dizajniran je za automatsko čišćenje unutrašnjosti velikih 3D ispisanih obradaka dok ih štiti od inertnog plina. Ima stopu povrata praha od 98% i smanjuje vrijeme ručnog rada za 90%.
Aparat za kavu koji je izašao 2025. imao je ovu tehnologiju, koja koristi visoko{1}}vibracije za uklanjanje priključaka cijevi i smanjenje količine kave u prahu koja ostaje u aparatu s 3% na 0,5%.
Detekcija nano razine: rezidualna morfologija praha analizira se ili metodom laserske difrakcije (s točnošću od 0,1 μm) ili skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM). To daje podatkovnu podršku za optimizaciju procesa.
3. Novi materijali: smanjenje rezidualne osjetljivosti
Dizajnirajte praškove s malim ostacima: Napravite praškove koji su vrlo sferični i dobro teče (poput plinski raspršenog praha od nehrđajućeg čelika 316L, Hallov mjerač protoka koji procjenjuje tečnost 25s/50g) kako biste smanjili prskanje tijekom distribucije praha.
Biorazgradivi premaz: Vlakna šećerne trske koriste se za premazivanje medicinskih rukavica. Ovo vlakno može nabubriti u vodi, što može smanjiti curenje ostataka praha za 20% i smanjiti rizik od alergija.
Ekstrakcija dinamičkog tlaka: U izradi kave u kapsulama, segmentirana regulacija tlaka koristi se za poboljšanje protoka vode, čime se smanjuje količina finog praha koji ostaje u kavi za 15%.