التنجستن هو المادة المفضلة لتطبيقات درجات الحرارة العالية نظرًا لخصائصه الحرارية الميكانيكية الجيدة مثل نقطة الانصهار العالية ، والكثافة العالية ، والتوصيل الحراري العالي ، والتمدد الحراري المعتدل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كثافته العالية ومعدل تآكله المنخفض للغاية يجعله مناسبًا للإشعاع أو البيئات القاسية الأخرى ويمكن استخدامه لتصنيع موجهات الموجات ، والموازنات ، ومكونات سطح البلازما للمفاعلات النووية ، وما إلى ذلك ، والتي تغطي الفضاء والطيران والعسكرية والطبية والنووية الصناعات ، إلخ. العديد من المجالات.
كما أن المجموعة الواسعة من مزايا معدن التنغستن تجعل من الصعب معالجته. تصل درجة انصهار التنجستن النقي إلى 3410 درجة مئوية. على الرغم من انخفاض نقطة انصهار سبائك التنجستن ، إلا أنها جميعًا معادن مقاومة للصهر ، يصعب تصنيعها بالطرق التقليدية. بشكل عام ، يمكن معالجة سبائك التنغستن والتنغستن إلى مواد عن طريق صنع مسحوق المعادن ، والبثق ، والتزوير ، والدرفلة ، والغزل ، والرسم ، ولكن تكلفة المعالجة عالية وتستغرق وقتًا طويلاً ، والتعقيد الهيكلي للأجزاء التي يمكن تصنيعها محدودة.
في السنوات الأخيرة ، قدمت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وسيلة لتصنيع معدن التنغستن ، وتم استكشاف تصنيع هذه المواد باستخدام عمليات طباعة ثلاثية الأبعاد مختلفة مثل SLM و BJ و FDM البثق و DLP ، والتي تعتمد على الذوبان المباشر والتلبيد. جدوى. تأمل شركات تصنيع كربيد الأسمنت أن تفتح هذه التكنولوجيا الجديدة طريقة جديدة لتصنيع معدن التنغستن ، كما أن مصنعي معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد السائدة قد استكشفوا بنشاط عملية تشكيل معدن التنغستن وأعربوا عن أنهم حققوا اختراقات.
الطباعة بالليزر المباشرة ثلاثية الأبعاد القائمة على الذوبان
يعد الصهر الانتقائي بالليزر (SLM / L-PBF) أحد أكثر تقنيات التصنيع المضافة نجاحًا لإنتاج أجزاء وظيفية عالية الدقة وعالية الجودة. على مر السنين ، صرح مصنعو الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية المشهورون في الصين أنهم غزاوا الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد للتنغستن وأدركوا التطبيق بنجاح. الأمثلة المذكورة هي جميع شبكات التنغستن للاستخدام الطبي ، وهناك عدد قليل من الشبكات المستدامة. التقارير.
أكبر مشكلة في التكنولوجيا القائمة على الليزر هي وجود تدرجات درجة الحرارة ، والتي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى الإجهاد المتبقي وتسبب التصدع. أشار الباحثون في مختبر لورانس ليفرمور الوطني إلى أنه في دراسات الطباعة ثلاثية الأبعاد على التنجستن ، تم الإبلاغ عن كثافات عالية أكبر من 98 في المائة ، لكن تكوين الشقوق الدقيقة أمر لا مفر منه. علمت مرجع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد عن الباحثين من عدة وحدات تعمل في مجال البحث في هذه المادة. من السهل نسبيًا طباعة شبكات التنغستن. على الرغم من أن القوة ليست عالية ، إلا أنها يمكن أن تلبي المتطلبات الطبية للوقاية من الإشعاع. من السهل جدًا كسرها أثناء الطباعة.
يمكن تحسين طباعة التنجستن بالليزر من خلال صناعة السبائك وتحسين العملية ، ولكن كلا النهجين كان لهما نجاح محدود. بالنسبة لسبائك التنجستن عالية الكثافة ، نظرًا لتنوع المكونات ، تختلف الخصائص بشكل كبير ، وتتنوع درجة الانصهار حتى 2400 درجة ، ويختلف ضغط البخار المشبع لكل عنصر. أشار باحثون من جامعة Tianjin و Central South University أيضًا إلى أنه من الصعب ضمان إمكانية التحكم في المكونات في سبائك التنغستن باستخدام SLM ، كما أنه من الصعب تصنيع سبائك التنغستن كاملة الكثافة ذات الخصائص الميكانيكية الممتازة.
مما لا شك فيه أن استخدام الليزر لتصنيع شبكات التنغستن يعد طفرة كبيرة والتطبيق الأكثر نجاحًا للذوبان المباشر بالليزر ، ولكن تطبيق التنغستن ليس فقط للشبكات.
الطباعة ثلاثية الأبعاد غير المباشرة القائمة على التكلس
توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد غير المباشرة القائمة على التلبيد طريقة معالجة أخرى لتشكيل مواد التنغستن المعدنية. تشمل العمليات الرئيسية البثق والمعالجة بالضوء والنفث الموثق. تهدف هذه العمليات إلى تشكيل الجزء الفارغ أولاً ، ثم استخدام عملية تعدين المسحوق التقليدية لتحقيق تلبيد وتكثيف معدن التنجستن.
تعد طباعة المسحوق بالبثق (طباعة المسحوق بالبثق ، PEP) مثالاً على ذلك ، فهذه التقنية ليس لها متطلبات صارمة بشأن كروية وانسيابية المسحوق الأصلي ، عن طريق تسخين الكريات الممزوجة بمسحوق معدني وموثق بوليمر في سائل معجون مصهور ، والإيداع طبقة تلو الأخرى لإنتاج جسم أخضر ، بعد إزالة الشحوم والتلبيد ، يمكن تشكيل جزء من السبائك بالهيكل المطلوب والأداء العالي.
سبائك التنغستن الجسم الأخضر
سبائك التنغستن بعد التلبيد
إن استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد غير المباشرة بالبثق المصهور بالمسحوق له مزايا معينة في طباعة أجزاء سبائك التنجستن ، مما يجعل من الممكن تصنيع الأجزاء الهيكلية شبه الصافية. علاوة على ذلك ، فإن عملية التشكيل هذه بسيطة ، ولا تتطلب أجهزة ليزر ، وتكاليف المعدات والمواد منخفضة. إنها مناسبة لمواد المسحوق المستخدمة في تعدين المساحيق ولها خصائص التشكيل بدرجات الحرارة المنخفضة والتشكيل بدرجة حرارة عالية.
لخص
كل عملية لها مزاياها وعيوبها. يشتمل التصنيع بالليزر المباشر الحالي للكتل المعدنية التنجستن على أوجه قصور في التكسير والتشكيل ، ومن الصعب تصنيع هياكل شبكية رقيقة الجدران مخطط البثق والتلبيد.