电子束选区烧结工艺研究(3)
1.3 电子束选区烧结技术的工作原理与系统组成 电子束选区烧结技术与激光选区烧结在工作原理方面有部分相似,都是先在铺粉平面上均匀铺展一层金属粉末，接着把这些粉末压实;然后把铺有金属粉末的平面放置于电子束的轰击条件下，这些金属粉末会熔化,接着按照计算机程序的控制，依据截面轮廓的信息进行有选择的烧结/熔化,在被电子束轰击后，金属粉末烧结在了一起，并且粘接住了下面已成型的部分，依照上面的方法层层堆积,到整个零件全部烧结/熔化完成为止;最后,再去除掉多余的粉末，于是就得到了所需的三维产品。 其实通过跟激光选区烧结工艺(SLS)作比较来说，由于在真空环境下成型的条件，电子束选区烧结技术中金属粉末的氧化程度大大地得到了降低;烧结所需的一个良好的热平衡系统也因为真空环境而得到了保障，从而使成型的稳定性得到了加强和提高，零件的热平衡也因此得到了确保。另外，金属粉末成型的速度也增加了。与传统的工艺进行比较，电子束选区烧结技术对于零件材料的利用更彻底，材料的利用率高，未熔化粉末亦可以重新利用，节约了资源;而且也不需要用到工模具等设施，节省了相应的制造成本，开发时间也得到了相对减少。 电子束选区烧结技术的工艺步骤包括有送粉、铺粉和烧结/熔化等三部分,铺送粉结构、粉末回收箱以及成形平台这三个部分都位于电子束焊机的真空室内。同时,焊机的真空室内还存在有电子枪系统、真空系统、电源系统以及控制系统等四个部分。其中,控制系统是由扫描控制系统、运动控制系统、电源控制系统、真空控制系统以及温度检测系统等组成的。
1.4 电子束快速制造技术的研究现状 瑞典Gothenburg的Arcam公司的电子束熔化技术EBM(Electron Beam Melting)全球闻名，在电子束快速制造领域毫无疑问是首屈一指的，该电子束熔化技术的工作原理与选择性激光烧结技术的工作原理是有一定的相似之处的，都是选择了一套严格的控制系统来进行温度方面的检测。下图1.2为Arcam EBM S12的设备图，最大成形件尺寸为200mm× 200mm× 160mm，精度为±0.3mm。以英国 Warwick 大学和美国南加州大学为首的多家研究机构已经开始采用该公司的电子束熔化技术及相关产品，并且在快速制造领域开始进行使用。Arcam 公司已经与英国剑桥真空工程研究所 CVE建立了深度的合作关系，它们的研究在汽车工业、航空航天以及医疗领域已经有了相应的进行。