Fabbricazione indiretta di Lattice metalli con sezioni sottili Utilizzando Fusione centrifuga

L'obiettivo generale di questo video è quello di dimostrare il processo di riempimento di una microcavità cellulare con metallo fuso per la fabbricazione di metalli reticolari mediante colata centrifuga. Questo messaggio può aiutare a rispondere a domande chiave come il modo in cui i parametri di processo, le proprietà del materiale del metallo fuso e la geometria della cavità dello stampo a traliccio sono correlati con il flusso e la solidificazione nella microcolata rapida. Questa tecnica integra la stampa 3D diretta di grandi quantità di metalli, nella produzione di metalli reticolari, ed espande la selezione dei materiali nello spazio di progettazione dei metalli reticolari.

Oggi dimostrerò la procedura con il dottorando Jiwon Mun. In preparazione, disegnare un modello sacrificale di una struttura a traliccio ottetto con un sistema di canali di colata utilizzando un software di progettazione assistita da computer. Questo modello integrato di una struttura a traliccio ottetto con un sistema di canali di colata si scioglie durante la fusione.

Utilizzando il software CAD, registrare il volume del modello sacrificale per calcolare la massa metallica richiesta. Dopo aver stampato il modello in acrilico, procedere con il processo di fusione, che è dettagliato nel protocollo di testo. Il passo successivo è la fusione del materiale di supporto.

Successivamente, il residuo di materiale di supporto viene ulteriormente rimosso. Quindi, il modello viene assemblato. Dopo il suo assemblaggio, viene eseguito un processo di miscelazione a cera persa.

Assicurati di rimuovere tutti i grumi nella miscela di acqua di rivestimento. Il prossimo è il processo di burnout. Per iniziare, impostare l'ora sul forno in base al programma di riscaldamento e raffreddamento.

Per un pallone di queste dimensioni, il burnout richiederà sei ore. Ora accendi il forno e avvia il programma di burnout. Durante il burnout, il modello sacrificale si scioglie e si dissocia in un gas.

Ora, continua con il processo di fusione descritto nelle prossime due sezioni. Prima di iniziare, assicurarsi che il braccio della macchina per colata centrifuga ruoti con una velocità angolare di 425 giri/min. Trova l'impostazione necessaria per questa velocità utilizzando un contagiri.

Seleziona un crogiolo ceramico per fondere ogni lega. Usando un taglierino per metallo, taglia le leghe in pezzi da 10 millimetri a 20 millimetri. Tritate circa 150 grammi di ogni lega, che in questo caso sono alluminio e rame.

Ora, pesa la massa precisa di ciascuna lega necessaria per il design del reticolo. La cavità del modello deve essere riempita con precisione fino alla capacità con lega fusa. Ora, prepara un secchio d'acqua a temperatura ambiente.

30 litri sono sufficienti. Quindi, indossa abiti ignifughi e indossa guanti e occhiali. Ora, togli temporaneamente lo stampo in gesso dalla fornace.

Posizionarlo nella culla del pallone della macchina di colata centrifuga e bilanciare il braccio della centrifuga. Quindi, rimetti lo stampo in gesso nel forno e inizia a riscaldare la macchina a 482 gradi Celsius. Nel frattempo, posiziona il crogiolo nel supporto del crogiolo e carica la lega tritata nel crogiolo.

Quindi, installa la torcia ad acetilene. Aprire la valvola del serbatoio di ossigeno collegato e mantenere la pressione del gas vicino a 96,5 kilopascal o 14 PSI. Quindi, accendere con cura la torcia e controllare l'intensità della fiamma con la pressione del gas.

Fai molta attenzione. La fiamma arriva fino a 1.200 gradi Celsius. Ora, fonde con cura la lega tritata nel crogiolo fino a quando non è completamente liquefatta.

Usa un'asta di carbonio per mescolare la lega e fonderla con la parte neutra della fiamma della torcia. La corretta fusione del metallo è fondamentale, perché se il metallo è troppo freddo, non riempirà l'intera forma. Ma, se fa troppo caldo, l'aumento della porosità causerà problemi strutturali.

Ora, prendi lo stampo in gesso preriscaldato dal forno e caricalo nel braccio porta-culla del pallone accanto al crogiolo con la lega fusa. Chiudere il coperchio della macchina e lasciare girare il braccio per almeno tre minuti. La macchina inizia a girare automaticamente quando il coperchio è chiuso.

Circa 420 giri/min creano una velocità di ingresso alla cavità dello stampo di 8,03 metri al secondo, calcolata dalla dinamica macroscopica delle particelle e dalla velocità angolare. Dopo tre minuti, togliere l'alimentazione alla macchina di colata centrifuga. Quindi, aprire il coperchio e, utilizzando le pinze, rimuovere lo stampo in gesso dalla culla del pallone.

Lasciare raffreddare lo stampo a temperatura ambiente per 15-20 minuti, fino a quando il colore della lega torna a quello della sua fase solida. Quindi, usando le pinze, spegnere lo stampo di gesso nel secchio dell'acqua per circa cinque minuti. Quando lo stampo è vicino alla temperatura ambiente, è completamente temprato.

Ora, per ottenere il reticolo metallico all'interno dello stampo, basta sciogliere lo stampo in acqua. Lo stampo Jibsen si dissolverà facilmente in due minuti. Ora è possibile la post-elaborazione, come la pulizia mediante sabbiatura, descritta nel protocollo di testo.

Assicurati di utilizzare la pressione di sabbiatura descritta poiché gli stampi sono alquanto fragili, in particolare il traliccio dell'ottetto in alluminio che ha pareti sottili. Utilizzando la produzione additiva indiretta descritta nella sezione del protocollo, sono state utilizzate leghe di alluminio e rame per produrre metalli a traliccio ottetto. Il processo di combustione è stato eseguito per sei ore per sciogliere il modello sacrificale.

Dopo il processo di colata centrifuga, i prodotti finali sono stati metalli a traliccio ottetto realizzati con leghe di alluminio e rame. La lega di alluminio fuso ha riempito completamente l'intera cavità dello stampo a traliccio senza errori di esecuzione. D'altra parte, la lega di rame fuso sembrava avere un difetto di colata causato da una solidificazione prematura nella fase iniziale dell'iniezione di metallo fuso all'ingresso.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione dell'effetto dei parametri di processo sul riempimento di metallo fuso nella microcavità cellulare, eseguendo la fabbricazione indiretta di metalli reticolari utilizzando la colata centrifuga. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dei metalli reticolari per esplorare la fabbricazione indiretta, combinando la stampa 3D di polimeri con la colata centrifuga.