Каква роля играят PTFE потопяемите нагреватели при горещото изплакване на 3D-отпечатани метални части?

Сложна титанова аерокосмическа скоба с решетъчна структура, точно до машината за топене на лазерен прахов слой, е лабиринт от сложни вътрешни канали и грапави повърхности, все още покрити с насипен, полу{0}}спечен прах и остатъци от операцията по отстраняване на опората. Зелената секция трябва да бъде правилно измита с чиста гореща вода, за да се отстранят всички свободни частици, преди да се синтероват до пълна плътност. Потопяемият нагревател, който загрява този резервоар за изплакване, не трябва да въвежда никакви допълнителни примеси – например разтворено желязо или мед – които могат да бъдат необратимо легирани в детайла по време на последващия цикъл на пещ при висока температура.

В тази сурова среда за производство на добавки, процесът на изплакване на 3D отпечатаните метални части на PTFE нагревателя разчита на нагревателен елемент, който осигурява чиста топлина без-метали. PTFE потопяеми нагреватели отговарят на тази нужда, като гарантират, че водата за изплакване не добавя нежелани материали към крехките, порести метални повърхности.

Метод на горещо изплакване за 3D отпечатани метални части
Нуждаете се от топла вода?
По време на лазерно сливане на прахов слой метална част е покрита с хлабаво залепнали прахови частици (често титан, инконел, неръждаема стомана или алуминий) и остатъци от химическо или механично отстраняване на опората. Тези малки частици не се отстраняват лесно от студена вода, особено в тесни канали и повърхностни неравности. Нагрятата дейонизирана вода (обикновено 60-80 градуса) намалява повърхностното напрежение на течността и улеснява отделянето на частиците и разтварянето на всякакви водоразтворими остатъци от носител. Топлината, заедно с динамиката на флуида (струя, циркулация или ултразвукова възбуда) гарантира, че всички свободни частици се отмиват.

Защо PTFE е предпочитаният материал за нагревател
Има три основни причини, поради които PTFE потапящият нагревател е идеалният източник на топлина за това приложение:

Нулево отделяне на метални йони - PTFE обвивката е химически инертна и не освобождава метални йони (желязо, хром, никел, мед или цинк) във водата за изплакване. Това е важно, тъй като всяко метално замърсяване върху частта, което остава след изплакване, ще бъде легирано в метала по време на следващия процес на вакуумно синтероване или горещо изостатично пресоване (HIP). Механичните качества, устойчивостта на корозия или биосъвместимостта на готовия аеронавигационен или медицински компонент могат да бъдат променени дори от част-на-милион количества мед или желязо.

Химическа устойчивост на дейонизирана вода - Дейонизираната (DI) вода е агресивна към много метали и може да отдели йони от конвенционалните нагреватели с метална-обвивка. PTFE не се уврежда от DI вода, дори при високи температури.

Не{0}}незалепваща повърхност - Гладката PTFE повърхност с ниско-триене предотвратява полепването на насипен метален прах по нагревателя. Прахът, който попада върху обвивката, се отмива лесно от течащата вода и по този начин елиминира възможна причина за кръстосано-замърсяване между партидите.

PTFE нагревателят е безшумна, топла вана, която измива последните остатъци от раждането на прахообразното легло от деликатната, пореста метална структура. Не добавя нищо, освен правилната, лека топлина, за да ви осигури хирургически чиста повърхност.

Технически изисквания за процес на силно изплакване
Чистота на дейонизирана и{0}}вода без хлорид
The rinse water must be deionised (resistivity >1 MΩ·cm, често 10–18 MΩ·cm) и без хлориди и други корозивни йони. Хлоридните йони са много чувствителни към реактивни метални прахове като титан и алуминий и могат да доведат до точкова корозия или спонтанно запалване в случай на фин прах. PTFE нагревателят не въвежда йони и неговата инертност гарантира, че във водата не се въвеждат продукти от корозия. Един добър протокол би включвал редовни измервания на проводимостта на водата и нивата на хлор.

Ниска плътност на вата, за да се избегне кипене и образуване на частици.
Трябва да се предотврати локално кипене на нагревателната повърхност. Кипенето произвежда мехурчета от пара, които могат да експлодират, създавайки микро-ударни вълни, които могат да изместят частиците от повърхността на нагревателя и да произведат фини метални отломки. По-важното е, че кипенето може да доведе до локално прегряване на PTFE обвивката, ограничавайки нейния експлоатационен живот. Следователно се определя ниска ватова плътност-обикновено <=0.5 W/cm2 за резервоари за изплакване с гореща DI вода. Това гарантира, че температурата на обвивката е само няколко градуса над температурата на флуида, много под точката на кипене на водата при околно налягане. Нежното нагряване без -кипяне предпазва нагревателя и чистотата на изплакването.

Непрекъснато филтриране и много{0}}етапно изплакване
Системата за изплакване трябва да бъде конструирана така, че да позволява непрекъсната циркулация през фин филтър (1-5 μm абсолютни), за да се отстранят свободните частици прах, докато се отцеждат от частите. Ако няма филтър, частиците ще се натрупат в резервоара и ще се утаят отново в други части. При приложения с висока чистота, частите преминават през два или три резервоара за изплакване последователно, като най-прясната DI вода се добавя на последния етап и се връща обратно към предишните резервоари. Дизайнът на противотока максимизира отстраняването на частици и минимизира използването на вода.

Забележка за обработка: Непрекъснато филтриране, много-етапно каскадно изплакване

В конвенционална три{0}}степенна система:

Резервоар 1 (първо изплакване) е най-мръсната част. Водата от резервоар 2 прелива в резервоар 1 .

Резервоар 3 захранва с вода резервоар 2 (междинно изплакване).

Прясна дейонизирана вода към резервоар 3 (последно изплакване).

Всеки резервоар има собствен PTFE потопяем нагревател, циркулационна помпа и 1 µm филтър.

Частите се потапят последователно, като най-високата чистота е в последния резервоар. Този подход гарантира, че последната вода, която влезе в контакт с частта, е практически без замърсяване, включително всякакви възможни примеси от нагревателя-, което в случая на PTFE няма.

Оперативни ползи от адитивното производство
Съвместим с ултразвукова и струйна бъркалка
Ултразвуковите преобразуватели или пръскащите струи под високо налягане обикновено се използват в много системи за измиване на метални части в опит да се подобри отстраняването на частици. Тези методи на разбъркване са напълно съвместими с PTFE потопяеми нагреватели. PTFE обвивката е достатъчно здрава, за да устои на кавитационните сили, генерирани от ултразвук (типични честоти 20-40 kHz) без влошаване. Въпреки това, трябва да се внимава да се избягва директното въздействие на струи под високо налягане върху нагревателя, защото това може да причини механична повреда в дългосрочен план. Нагревателят може да бъде защитен от отделна нагревателна камера или от перфорирана преграда.

Отстраняване на горещи точки на замърсяване
Стандартните потопяеми нагреватели с метална{0}}обвивка (напр. неръждаема стомана или Incoloy) може да претърпят локализирана корозия или излужване на метални йони по заваръчните шевове, надрасканите области или точките на механично напрежение. Инертната обвивка на PTFE нагревател е безшевна и няма такива слабости. Цялата намокрена повърхност е химически хомогенна и пасивна. Това премахва възможността за "горещи точки" на замърсяване, особено критично при почистване на части, направени от реактивни метали като титан или медицински -кобалтов хром.

Лесно почистване и поддръжка
PTFE обвивката е незалепваща, но понякога може да има тънък филм от органични остатъци (от химикали, използвани за отстраняване на опора) или фин метален прах върху него. Нагревателят може безопасно да се почисти чрез почистване с мека кърпа и мек не-абразивен почистващ препарат или чрез бързо потапяне в разреден разтвор на лимонена киселина за отстраняване на всички метални отлагания. Няма нужда да се изстъргва агресивно или да се ецва химически и техниката на почистване няма да повлияе на PTFE или да промени качествата на повърхността му.

Осигуряване на качеството и документация.
Пълният цикъл на изплакване трябва да бъде потвърден за важни аеронавигационни или медицински компоненти. В това валидиране PTFE нагревателят се използва като:

Сертификация на материала - Сертификат за съответствие, потвърждаващ, че PTFE обвивката е чиста, без пълнеж PTFE и че всички намокрени компоненти (нагревател, фитинги, уплътнения) не съдържат метал или са правилно пасивирани.

Записи за чистота на водата - Проводимост, pH и анализ на метални йони на водата за изплакване по време на употреба, потвърждаващи липсата на принос от нагревателя.

Регистри на температурата на процеса - Доказателство за работа на нагревателя при зададената температура в определените граници (напр. 70 градуса ± 2 градуса) без превишаване, което може да предизвика кипене.

Тези записи дават възможност за проследяване до крайния потребител, за да се потвърди, че 3D отпечатаният продукт е бил изплакнат по начин, който не увеличава замърсяването.

Заключение: Перфектните метални части се нуждаят от чиста топлина
PTFE потопяеми нагреватели осигуряват чист, не-замърсяващ, надежден топлинен партньор за важна последваща-обработка на 3D-отпечатани метални продукти. Осигурява топла вода без метал-йони, като по този начин отстранява напълно насипния прах и остатъците от опора, без да добавя допълнителни примеси, които биха могли да бъдат легирани в крайния компонент. НУЛЕВО ОСВОБОЖДАВАНЕ НА МЕТАЛНИ ЙОНИ, НЕ-ЗАЛЕПВАЩА ПОВЪРХНОСТ, СЪВМЕСТИМОСТ С ДЕЙОНИЗИРАНА ВОДА и РАЗБЪРВАНЕ са причините PTFE нагревателят да е критичен елемент от веригата за качество на производството на добавки. Последното, чисто, горещо изплакване запечатва качеството на 3D-отпечатан продукт и тази чистота започва с нагревателя, който затопля водата.