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Welche technischen Herausforderungen gibt es bei der Verarbeitung von seltenen Metallen für Drahtgeflechte?
PublicDate: 2024-11-21 Ansichten: 34
Die Verarbeitung von seltenen Metallen für Drahtgeflechte birgt mehrere technische Herausforderungen, wie aus den Suchergebnissen hervorgeht:
1. Substrattemperatur: Die Vorheiztemperatur des Substrates bestimmt die Form des abgelagerten Materials. Mit zunehmender Vorheiztemperatur des Substrates erhöht sich die Breite der abgelegten Schlinge, während ihre Höhe abnimmt 。 Daher ist die Vorwärmung des Substrates entscheidend für die glatte Materialablagerung und verbessert die Oberflächenverformung des abgelegten Metals.
2. Schichttemperatur: Die Schichttemperatur ist für die gewünschte Form des Endprodukts im mehrschichtigen WAAM-Prozess (Wire Arc Additive Manufacturing) entscheidend. Eine angemessene Schichttemperatur ist unerlässlich, um eine glatte und stabile Oberfläche beim Ablagern von Material zu erhalten. Eine adäquate Interlayer-Kühlzeit (Dwell Time) ist erforderlich, um die gewünschte Schichttemperatur zu erreichen. Diese Zeit sollte basierend auf einem Kompromiss zwischen den gewünschten Produktmerkmalen und der Produktionszeit gewählt werden 。
3. Elektrodenausdehnung oder Elektrodenstückaus: Die Elektrodenausdehnung oder Elektrodenstückaus ist der Abstand zwischen dem Endteil des Kontaktspitzes und dem Endteil des Drahtes. Mit zunehmender Elektrodenausdehnung erhöht sich der elektrische Widerstand und beeinflusst die Verarbeitung des Drahtes und die Schweißnahtgeometrie 。
4. Bogenlänge: Die Bogenlänge ist der Abstand zwischen dem Schweißdrahtende und dem Substrat. Die Rauheit der abgelegten Schicht kann durch effizientes Steuern der Bogenlänge reduziert werden 。
5. Produktqualität und Prozessparameter: Allgemeine Störungen im WAAM-Prozess umfassen restliche Spannungen und Verformungen, Risse, Poren und Buckel. Die Prozessparameter, die solche Störungen verursachen können, beinhalten das Verhältnis von Drahtförgeschwindigkeit zu Brennergeschwindigkeit, Wärmeeinsatz, Kontaktspitze-zu-Arbeitsabstand und Gasdurchflussrate 。
6. Mechanische Eigenschaften: Die mechanischen Eigenschaften des WAAM-generierten Bauteils hängen von der Mikrostruktur ab, die auf dem Wärmeeinsatz beruht. Daher ist die Kontrolle der Mikrostruktur des Teils über den Wärmeeinsatz eine entscheidende Herausforderung 。
7. Optimierung von Prozessparametern: Die Wahl der richtigen Prozessparameter ist entscheidend, um die Schichtgeometrie und die Qualität des Ergebnisses zu optimieren. Diese Parameter umfassen Drahtförgeschwindigkeit, Schweißgeschwindigkeit und Spannung 。
8. Pfadstrategie: Bei der Materialablagerung gibt es unterschiedliche Strategien, wie unidirektionale und bidirektionale Materialablagerungsstrategien. Diese unterscheiden sich darin, dass bei der unidirektionalen Strategie das Material nur von der Startposition zum Endpunkt abgelagert wird, während bei der bidirektionalen Strategie das Material bei jeder Bewegung der Brücke in beide Richtungen abgelagert wird 。
9. Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit: Bei Kupferbasislegierungen ist die Schweißbarkeit geringer als bei Stahl. Die hohe Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien, zusammen mit hoher Reflexion und Bildung von Oberflächenoxiden, erschwert das Schweißen von reinem Kupfer und seinen Legierungen. Im WAAM-Prozess solcher Materialien wird ein schneller Wärmeabtransport beobachtet, was zu hohen restlichen Spannungen und Verformungen führt 。
Diese Herausforderen zeigen, dass die Verarbeitung von seltenen Metallen für Drahtgeflechte ein komplexer Prozess ist, der eine sorgfältige Kontrolle verschiedener Prozessparameter und eine genaue Planung erfordert.
1. Substrattemperatur: Die Vorheiztemperatur des Substrates bestimmt die Form des abgelagerten Materials. Mit zunehmender Vorheiztemperatur des Substrates erhöht sich die Breite der abgelegten Schlinge, während ihre Höhe abnimmt 。 Daher ist die Vorwärmung des Substrates entscheidend für die glatte Materialablagerung und verbessert die Oberflächenverformung des abgelegten Metals.
2. Schichttemperatur: Die Schichttemperatur ist für die gewünschte Form des Endprodukts im mehrschichtigen WAAM-Prozess (Wire Arc Additive Manufacturing) entscheidend. Eine angemessene Schichttemperatur ist unerlässlich, um eine glatte und stabile Oberfläche beim Ablagern von Material zu erhalten. Eine adäquate Interlayer-Kühlzeit (Dwell Time) ist erforderlich, um die gewünschte Schichttemperatur zu erreichen. Diese Zeit sollte basierend auf einem Kompromiss zwischen den gewünschten Produktmerkmalen und der Produktionszeit gewählt werden 。
3. Elektrodenausdehnung oder Elektrodenstückaus: Die Elektrodenausdehnung oder Elektrodenstückaus ist der Abstand zwischen dem Endteil des Kontaktspitzes und dem Endteil des Drahtes. Mit zunehmender Elektrodenausdehnung erhöht sich der elektrische Widerstand und beeinflusst die Verarbeitung des Drahtes und die Schweißnahtgeometrie 。
4. Bogenlänge: Die Bogenlänge ist der Abstand zwischen dem Schweißdrahtende und dem Substrat. Die Rauheit der abgelegten Schicht kann durch effizientes Steuern der Bogenlänge reduziert werden 。
5. Produktqualität und Prozessparameter: Allgemeine Störungen im WAAM-Prozess umfassen restliche Spannungen und Verformungen, Risse, Poren und Buckel. Die Prozessparameter, die solche Störungen verursachen können, beinhalten das Verhältnis von Drahtförgeschwindigkeit zu Brennergeschwindigkeit, Wärmeeinsatz, Kontaktspitze-zu-Arbeitsabstand und Gasdurchflussrate 。
6. Mechanische Eigenschaften: Die mechanischen Eigenschaften des WAAM-generierten Bauteils hängen von der Mikrostruktur ab, die auf dem Wärmeeinsatz beruht. Daher ist die Kontrolle der Mikrostruktur des Teils über den Wärmeeinsatz eine entscheidende Herausforderung 。
7. Optimierung von Prozessparametern: Die Wahl der richtigen Prozessparameter ist entscheidend, um die Schichtgeometrie und die Qualität des Ergebnisses zu optimieren. Diese Parameter umfassen Drahtförgeschwindigkeit, Schweißgeschwindigkeit und Spannung 。
8. Pfadstrategie: Bei der Materialablagerung gibt es unterschiedliche Strategien, wie unidirektionale und bidirektionale Materialablagerungsstrategien. Diese unterscheiden sich darin, dass bei der unidirektionalen Strategie das Material nur von der Startposition zum Endpunkt abgelagert wird, während bei der bidirektionalen Strategie das Material bei jeder Bewegung der Brücke in beide Richtungen abgelagert wird 。
9. Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit: Bei Kupferbasislegierungen ist die Schweißbarkeit geringer als bei Stahl. Die hohe Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien, zusammen mit hoher Reflexion und Bildung von Oberflächenoxiden, erschwert das Schweißen von reinem Kupfer und seinen Legierungen. Im WAAM-Prozess solcher Materialien wird ein schneller Wärmeabtransport beobachtet, was zu hohen restlichen Spannungen und Verformungen führt 。
Diese Herausforderen zeigen, dass die Verarbeitung von seltenen Metallen für Drahtgeflechte ein komplexer Prozess ist, der eine sorgfältige Kontrolle verschiedener Prozessparameter und eine genaue Planung erfordert.
