Il rame e le leghe di rame hanno eccellenti proprietà fisiche e chimiche, come elevata conduttività, conduttività termica e resistenza alla corrosione, e sono ampiamente utilizzati nell'industria energetica, nei sistemi di gestione termica, nelle centrali nucleari e nell'industria aerospaziale. Le leghe di rame ad alta resistenza, resistenti all'usura e alla corrosione vengono utilizzate per componenti automobilistici e per le necessità quotidiane.
Questo articolo presenta i tipi e i metodi di preparazione delle polveri di materie prime di rame e leghe di rame utilizzate per la produzione additiva (AM) e riassume lo stato attuale della tecnologia AM per le parti a base di rame in patria e all'estero. Sono stati enfatizzati il flusso del processo, i vantaggi e gli svantaggi dei diversi metodi AM e sono state analizzate le difficoltà tecniche e le soluzioni corrispondenti che influiscono sulla qualità delle parti. È stata inoltre discussa la direzione di sviluppo della tecnologia AM per le parti a base di rame.
La tecnologia AM è un nuovo metodo per preparare le parti basato su sezionamenti stratificati e dati discreti del modello 3D della parte e sull'accumulo di materiali strato per strato. Rispetto ai metodi di produzione tradizionali, la tecnologia AM presenta vantaggi come elevata libertà di progettazione e ciclo di produzione breve, che la rendono adatta a parti stampate in 3D con forme complesse, leggere o gradienti multifunzionali
Polvere atomizzata di rame e leghe di rame
Il metodo di atomizzazione polverizza il metallo fuso in particelle di dimensioni inferiori a 150 μ m attraverso mezzi meccanici. La microstruttura delle polveri metalliche ottenute mediante diversi processi di atomizzazione varia, comprese forme sferiche, spugnose, sferiche e traballanti.
Polvere rivestita
La polvere di rivestimento migliora le sue proprietà, come conduttività e duttilità, rivestendo altri metalli o leghe sulla superficie della polvere di rame. Ad esempio, la Figura 2 mostra diversi componenti
Processo di produzione additiva di rame e leghe di rame
I principali processi AM includono la fusione laser selettiva (SLM), la fusione con fascio di elettroni (EBM), il getto di legante (BJ) e la stampa per estrusione di polvere (PEP).
1. Fusione laser selettiva (SLM)
SLM utilizza raggi laser per sciogliere i materiali in polvere strato dopo strato, formando parti dense. I suoi vantaggi sono l'elevata precisione dimensionale e la velocità di deposizione rapida, ma richiede elevata sfericità e scorrevolezza dei materiali in polvere.
2. Fusione con fascio di elettroni (EBM)
L'EBM utilizza un fascio di elettroni per fondere la polvere metallica, adatta per preparare parti strutturate complesse. Rispetto all’SLM, l’EBM ha una maggiore efficienza di utilizzo dell’energia, ma il costo delle apparecchiature è più elevato.
3. Spruzzatura dell'adesivo (BJ)
BJ lega insieme le particelle di polvere spruzzando adesivo e quindi esegue il trattamento di sinterizzazione. I suoi vantaggi sono il basso costo e l’elevata produttività, ma il processo prevede più passaggi e l’operazione è complessa.
4. Stampa per estrusione di polveri (PEP)
BJ lega insieme le particelle di polvere spruzzando adesivo e quindi esegue il trattamento di sinterizzazione. I suoi vantaggi sono il basso costo e l’elevata produttività, ma il processo prevede più passaggi e l’operazione è complessa.
Principali esempi di applicazione
La tecnologia AM ha una vasta gamma di applicazioni in vari campi, come scambiatori di calore, induttori, componenti di motori a razzo e arte. Ad esempio, la NASA ha sviluppato componenti di motori a razzo con canali di raffreddamento stampati utilizzando la tecnologia SLM.
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