在高溫與極低濕度環境下開展測試 – 揭示粉末與環境濕度的相互作用

金屬粉末材料如何與環境濕度相互作用以及這種相互作用對激光束熔化的影響？

背景

奧格斯堡弗勞恩霍夫 IGCV 研究所工作的Siegfried B?hr 為他的碩士論文選擇了這項挑戰性項目。

前提

為研究初始粉末中的水分與后續建筑部件的質量之間是否存在某些相關性。首先必須要知道激光束熔化 (LBM) 的工作原理究竟是怎樣的。畢竟，LBM 是目前添加劑金屬粉末加工領域中使用比較常用的工藝。

工作原理

在建筑平臺上涂上一層薄薄的待加工粉末材料隨后，一條激光束連續掃射部件輪廓，在這個過程中粉末*熔化，并在凝固后形成一個剛性材料層。緊接著，將施工平臺降低一層厚度，再涂上一層新的粉末，用激光束再次勾勒出部件輪廓。

該過程一直持續，直到生成所有所需的層，并能夠取下建筑部件的成品。設備生產組件所需的所有工藝數據，如3D CAD數據，都是預先收集的。以這種方式生產的零部件越來越多地用于航空航天和汽車等關鍵行業。例如，某些發動機制造商正在批量生產和安裝使用添加劑制造的發動機零件。

實驗過程

完成這些試驗的設備需要滿足一些要求

在整個內腔內精確的溫度分布

可變濕度

便于操作

記錄軟件

溫度范圍：-10 ℃ ~ 100 ℃

濕度范圍：RH 10 % ~ RH 98 %

APT.line™ 內腔預熱技術

采用電容式濕度傳感器和蒸汽加濕進行濕度調節

內腔*由不銹鋼制成

BINDER 多功能管理軟件 APT-COM™ 基礎版

直觀的觸摸屏控制器，帶有時段和內部數據記錄的實時編程功能。

通過 USB 可讀取內部數據記錄器、開放格式的測量值。

試驗過程

研究時，B?hr 會將粉末樣品放在一個鋁盤中，然后將鋁盤置于腔體內的一組天平上。天平被放置在防振底板上。該底板是由 BINDER 專門為此用途而量身定制的。通過在一定時間間隔內記錄一系列氣候條件下的質量，B?hr能夠動態記錄粉末中水分的增加。

通過這位年輕科學家進行的測試，最終為金屬粉末的處理提出了一些實際應用方面的建議。此外，研究還揭示了對激光束加工中水分問題的進一步了解。B?hr 在弗勞恩霍夫 IGCV 研究所工作期間獲得的研究結果將提供給更廣泛的行業。

設備評價

“BINDER 箱體擁有強大的功能，例如，它也可以在常規情況下未預估到的高溫且極低的濕度條件下接近測試點對其進行測試。即便是處于這樣的條件下，恒溫恒濕箱仍然可以保持其自身的氣候環境。"試驗結束 B?hr給予了BINDER 的恒溫恒濕箱 (KMF 115)高度評價。

恒溫恒濕箱的優勢 

- 采用 APT.line™ 預熱腔實現均勻的氣候條件

- 自動的水管理和廢水管理系統

- 快速響應的蒸汽加濕

- 超寬濕度范圍，最高可達 RH 98 %

- 適用于嚴苛的壓力測試，例如在 85 °C 和 RH 85 % 下