隨著金屬 3D 打印技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，打印質(zhì)量愈發(fā)受到關(guān)注。其中，層紋問題和燒結(jié)密度是關(guān)鍵的質(zhì)量因素。層紋不僅影響零件表面質(zhì)量，還可能暗示內(nèi)部存在未充分融合區(qū)域或孔隙，進(jìn)而影響燒結(jié)密度。
層紋嚴(yán)重意味著金屬粉末各層之間存在未充分融合的區(qū)域或孔隙，這些孔隙會(huì)降低燒結(jié)密度。因?yàn)闊Y(jié)過程中，金屬粉末需要在高溫下充分熔化并凝固成致密的整體，而層紋的存在會(huì)使熔化的金屬無法完全填滿粉末間的空隙，導(dǎo)致最終形成的金屬零件存在內(nèi)部缺陷，孔隙率增加，從而降低燒結(jié)密度。
層紋嚴(yán)重還可能意味著金屬粉末在燒結(jié)過程中受到了較大的熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致粉末顆粒變形或移位，進(jìn)而影響燒結(jié)密度。例如，當(dāng)打印速度過快時(shí)，激光在快速移動(dòng)過程中會(huì)使金屬粉末熔化不均勻，產(chǎn)生較大的局部熱應(yīng)力，導(dǎo)致粉末顆粒在凝固時(shí)無法緊密粘接，形成層紋，同時(shí)也會(huì)降低燒結(jié)密度。
激光冷水機(jī)可以精確控制金屬3D打印設(shè)備中的溫度，使打印腔內(nèi)溫度保持穩(wěn)定。在激光燒結(jié)過程中，穩(wěn)定的溫度有助于金屬粉末的熔化和凝固，避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的孔隙和缺陷，從而提高燒結(jié)密度。例如，特域工業(yè)冷水機(jī)CWFL-3000的激光系統(tǒng)，一個(gè)用于控制光纖激光器的溫度，另一個(gè)用于控制光學(xué)器件的溫度，通過精確的溫度控制，確保打印過程中的溫度穩(wěn)定，提高燒結(jié)密度。
通過提供循環(huán)冷卻水，冷水機(jī)可以帶走設(shè)備在打印過程中產(chǎn)生的熱量，降低金屬部件和打印噴嘴等關(guān)鍵組件的溫度，減少熱應(yīng)力引起的變形或損壞。這樣可以避免因熱應(yīng)力導(dǎo)致的金屬粉末熔化不均勻、粉末顆粒移位等問題，有助于提高燒結(jié)密度。
冷水機(jī)的冷卻作用可以使熔池周圍的溫度梯度更加合理，有利于金屬粉末的熔化和凝固過程。在激光燒結(jié)過程中，合適的溫度梯度可以使金屬粉末在熔化后迅速凝固，并且在凝固過程中金屬液能夠更好地填充粉末間的空隙，減少孔隙的形成，從而提高燒結(jié)密度。
激光冷水機(jī)通過控制環(huán)境溫度和冷卻速率，可以有效抑制球化效應(yīng)的發(fā)生。球化效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致金屬粉末未能充分熔合，形成球狀顆粒，使燒結(jié)密度降低。而冷水機(jī)的冷卻作用可以促進(jìn)金屬粉末的良好熔合，減少球化效應(yīng)，進(jìn)而提高燒結(jié)密度。
冷水機(jī)通過穩(wěn)定打印腔內(nèi)溫度，避免局部過熱，使金屬材料熔化、凝固更均勻，減少因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的孔隙和缺陷，同時(shí)也能減少因溫度變化引起的金屬粉末熔化不均勻而產(chǎn)生的層紋。
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