3D打印金屬機(jī)工作過程氧氣濃度監(jiān)控方案

3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)，是一種利用快速成形技術(shù)，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，采用金屬或非金屬材料(如ABS、PC、PA、PLA等塑料、光敏樹脂、橡膠、不銹鋼、鈦合金、陶瓷、混凝土等材料)制成的待成型粉末，將平鋪好的待成型粉末逐層熔化/融化，然后固化堆積成型來構(gòu)造三維的實體的打印設(shè)備。

3D打印通常發(fā)生在密封的室內(nèi)，因為該過程的許多副產(chǎn)物可能是有害的或有毒的。3D打印設(shè)備通過分層切片工藝，借助激光對粉末進(jìn)行燒結(jié)。此外，要求打印中盡可能地減少金屬和大氣中氧元素的接觸，目前多采用惰性氣體“地毯”填充室來實現(xiàn)。然而，一些金屬粉末仍然不可避免的會與氧接觸，從而導(dǎo)致金屬粉末內(nèi)氧含量超過限定值產(chǎn)生雜質(zhì)。

金屬3D打印由于原材料為金屬粉末，對零件成形的氧含量有極高的要求，為了避免粉末在成形過程中氧化，設(shè)備需要將氧含量控制在一個極低的范圍，如果成型倉內(nèi)的氧氣含量過高，3D打印機(jī)的零件在高溫作業(yè)下造成氧化嚴(yán)重，打印過程中出現(xiàn)球化、黑煙等現(xiàn)象，甚至?xí)?dǎo)致打印過程中出現(xiàn)爆炸，造成安全隱患。

有數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)金屬粉末中的氧濃度超過200ppm時，最終產(chǎn)品將顯著變化。拉伸強(qiáng)度和延展性顯示出受到大氣中雜質(zhì)的影響。氫或氮?dú)庖部赡芤鹆硗獾碾s質(zhì)，即使在非常小的濃度下也不利于構(gòu)建質(zhì)量最佳的3D打印金屬物件。隨著3D打印機(jī)再次使用相同的粉末床，隨后的打印作業(yè)將逐漸增加雜質(zhì)的量，這可能會導(dǎo)致各種各樣的問題。

但對于金屬3D打印而言，因為打印過程中金屬重熔后，元素以氣體形態(tài)存在，有可能在局部生成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學(xué)性能。所以，對不同體系的金屬粉末，氧含量均為一項重要指標(biāo)，業(yè)內(nèi)對該指標(biāo)的一般要求在1500ppm以下，也即氧元素在金屬中所占的質(zhì)量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，客戶對此指標(biāo)的要求更為嚴(yán)格。因此，對金屬3D打印測氧技術(shù)工采網(wǎng)推薦極限電流型微量氧傳感器 - SO-D0-020-A100C，但該傳感器需要和奧地利SENSORE Electronic GmbH極限電流氧化鋯通用變送板 - GSB配套使用。

極限電流型微量氧傳感器SO-D0-020-A100C工作原理:因為在氧化鋯電解質(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會達(dá)到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。SO-D0-020-A100C是極限電流型氧化鋯氧氣傳感器，量程為0.01%~2%，線長1米，最低可以檢測100ppm的氧氣，微量氧傳感器SO-D0-020-A100C廣泛用于金屬激光燒結(jié)3D打印機(jī)、制氮、發(fā)酵等領(lǐng)域。

極限電流型微量氧傳感器SO-D0-020-A100C特點(diǎn):

可以測試100~20000ppm的氧氣濃度

高精度

多款型號呈線性特征

傳感器信號對溫度的依賴性小

交叉靈敏度低

使用壽命長

在多數(shù)情況下只需進(jìn)行一次“單點(diǎn)校準(zhǔn)”

極限電流型微量氧傳感器SO-D0-020-A100C特性數(shù)據(jù):