金属3Dプリント粉末供給速度が超音波振動スクリーンに与える影響

Antarctic Bear の紹介: 3D プリンターを有効に活用し、高品質の金属部品を製造するには、粉末スクリーニングが重要なプロセスリンクの 1 つです。

著者: ウェイ・ファン（江蘇省ウェラリーのエンジニア）

超音波振動スクリーンは、3Dプリントの粉末スクリーニングにとって最も重要な機器の1つであり、構造がシンプルで動作が安定しており、粉末関連の業界で広く使用されています。超音波振動スクリーンにとって最も重要なことはふるい分け効率です。ふるい分け効率を向上させることで、歩留まり率が大幅に向上し、粉末バッチ間の変動が軽減されます。ふるい分け効率に影響を与える要因は多数あります。本論文では、金型鋼を例に、送り速度が超音波振動ふるい分け効率に与える影響を分析します。

図 1 異なる電磁供給速度におけるふるい分け時間と重量変化図 1 異なる供給速度におけるふるい分け時間と重量変化。図から、供給速度の増加に伴い、ふるい分け完了時間が徐々に短縮され、+105μm粒子サイズセグメントの重量が増加し続ける一方で、45-105μmセグメントの粒子サイズは減少し続けることがわかります。送り速度が上がってもスクリーンの振動の強さは上がらず、舞い上がる材料の高さや強さは変わりません。送り速度を上げると送り量も増えますが、材料が一定量を超えると、材料層が厚くなりすぎて、材料粒子がほぐれにくくなり、ふるい穴が詰まります。材料層の上部にある粒子はふるい穴を通過しにくくなります。そのため、+150μmの粒子サイズセグメントの重量が大幅に増加します。供給速度が増加すると、45〜105 μm、15〜53 μm、および-25 μm の粒子サイズ部分の重量はすべて減少します。上部スクリーンを通過する材料の量が減少すると、残りの粒子サイズセグメントの重量もそれに応じて減少します。

図 2 は、異なる供給速度における粒子サイズ分布を示しています。供給速度が増加すると、粉末粒子サイズの D10 値は増加し続けますが、D90 値は減少し続けます。頻度が一定の値を超えると、D10 および D90 は合格製品の粒子サイズの要求範囲を超えています。供給速度が増加すると、材料同士の衝突の可能性が高まります。密集していた粒子がばらばらの小さな粒子に叩き落とされ、粒子が緩みやすくなり、大きな粒子と小さな粒子が分離しやすくなります。しかし、供給速度が速くなるとスクリーンが詰まり、大きな粒子が上部のスクリーンによってブロックされ、スクリーンを通過する粒子の粒子サイズが細かくなります。

図 2 異なる電磁供給速度における粒度分布まとめると、供給速度が遅い場合、ふるい分け時間が長くなり、ふるい分け効率が低くなります。供給速度が増加すると、スクリーニング完了時間は徐々に短縮されます。しかし、電動送り速度が一定値を超えると、粒度値D10、D90が規定範囲を超えてしまいます。

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