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金屬加工中的安全隱患,被困粉末是否會導致爆炸發生?

發布日期: 2017/09/20 訪問次數:1555 分享到:

通過常規制造工藝(鑄造、鍛造等)工藝制造的零件是不會發生爆炸現象的。然而,通過金屬3D打印制造的零件,爆炸卻是一個潛在的安全隱患。

將金屬3D打印用于制造零件,這一過程中需要重視的問題是安全隱患,在3D科學谷發布的《金屬粉末3D打印的安全隱患與防護措施》以及《實現金屬3D打印安全生產,幾點你需要了解的安全影響因素》做過詳細的闡述。

然而,僅僅是3D打印金屬過程中那些隨著零件一起離開加工區域的被困粉末就會帶來很多安全隱患。本期,3D科學谷與谷友一起來領略,與金屬粉末有關的安全問題,特別是在零件的后處理過程中。

也許您已經看到操作人員和技術人員佩戴呼吸器和穿著個人防護設備的景象,這是因為在金屬3D打印系統中所使用的金屬粉末原料通常足夠小并很容易隨著呼吸被吸入并吸收到人體內。事實上,有些人還對鎳金屬過敏,這進一步使得金屬粉末的吸入問題成為一大關注點。

大多數人也許沒有意識到,一旦將通過金屬3D打印技術制成的零件從建造室中取出來并清潔,零件中仍然可能含有微量的粉末材料。因為即使金屬零件部分是完全密實的,其支撐結構也許不是。

大多數支撐結構是中空的,因此粉末可能被困在里面。當零部件從構建板上取出時,這些支撐結構的一端有可能將困在支撐結構中的金屬粉末釋放到大氣中。這就是為什么通常建議通過水下EDM電火花線切割的加工方式來移除構建基板,從而使得這些松散的粉末釋放到水中。

如果不使用EDM加工技術從基板上移除3D打印零件,則需要進行二次清潔操作,例如抽真空以去除被困在支撐結構中的松散粉末。然而,實際操作的難度并不像聽起來那么容易,因為粉末顆粒可以在應力釋放期間粘附到支撐材料的內壁或部分地熔化到零件表面上。即便用一種夸張的方式將零件在桌子上撞上很多次,仍然可能存在一些沒有被清除的粉末。

顯然,想從零件中清除松散粉末的方法非常復雜,需要更多的研究來更好地了解如何使用蘇打爆破、磨料流加工(Abrasive flow Machining簡稱AFM)和電化學拋光等整理技術來幫助從支撐結構內部清除松散的粉末。

其中,磨料流加工技術是一種最新的機械加工方法,是以磨料介質(摻有磨粒的一種可流動的混合物)在壓力下流過工件所需加工的表面,進行去毛刺、除飛邊、磨圓角,以減少工件表面的波紋度和粗糙度,達到精密加工的光潔度。AFM法在需要繁復手工精加工或形狀復雜的工件,以及其他方法難以加工的部位是最好的可供選擇的加工方法。AFM法也可應用于以滾筒、震動和其它大批量加工不夠滿意或加工時要受傷的工件。并且能有效得到去除放電加工或激光光束加工后再生的脫層和先前工序加工表面所殘留的殘余應力。

電化學拋光也稱電解拋光。電解拋光是以被拋工件為陽極,不溶性金屬為陰極,兩極同時浸入到電解槽中,通以直流電而產生有選擇性的陽極溶解,從而達到工件表面光亮度增大的效果。

需要注意的是,一些金屬粉末原料如鈦和鋁是自燃的,這意味著它們會發生爆炸。因此,專業的加工人員在處理這些材料制成的零件時要小心,因為這些被零件捕獲的粉末可能會重新被釋放,如果潛入到機器環境中,在火花或其他條件的組合下可能導致爆炸。所以,在處理和后處理這些零部件時應特別小心,首先應確保已經進行了適當的清潔。如果零件處理時有松散的粉末落下,則不能進行加工。

全面了解和診斷與金屬3D打印有關的安全隱患的進展還在進行中,必要的時候需要事先通知當地的消防隊員以便在緊急情況下做出更快的響應。

此外,當將3D打印的金屬零件放在磨床或車/銑床上進行加工的時候,一定要確保這些零件中的粉末不會在加工過程中發生的火花點燃情況下引起爆炸。(來源:3D科學谷

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