金屬3D打印件加工中的安全隱患

魔猴君  科技前沿   2591天前

通過(guò)常規(guī)制造工藝（鑄造、鍛造等）工藝制造的零件是不會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象的。金屬3D打印制造的零件，潛在著一個(gè)安全隱患——爆炸。然而，那些隨著零件一起離開加工區(qū)域的被困粉末便會(huì)帶來(lái)很多安全隱患。

或許您看過(guò)操作人員佩戴呼吸器，穿著個(gè)人防護(hù)設(shè)備。這是因?yàn)樵诮饘?D打印過(guò)程中所用的金屬粉末原料很容易被人吸入體內(nèi)，對(duì)人健康產(chǎn)生影響。而且有些人還對(duì)鎳金屬過(guò)敏，這就使得金屬粉末的吸入問(wèn)題成為了人們一大關(guān)注點(diǎn)。或許多數(shù)人沒(méi)有意識(shí)到，將通過(guò)金屬3D打印技術(shù)制成的零件從建造室中取出來(lái)并清潔，零件中仍含有微量的粉末材料。

對(duì)于金屬打印來(lái)說(shuō)，打印金屬結(jié)構(gòu)和打印支撐是不同的，大多數(shù)支撐不是完全密實(shí)的，這就可能導(dǎo)致金屬粉末留在其中。當(dāng)打印完的構(gòu)件被取出時(shí)，構(gòu)件的支撐就有可能將其內(nèi)的金屬粉末釋放到空氣中。這就是為什么建議通過(guò)水下EDM電火花線切割的加工方式來(lái)移除構(gòu)建基板，從而讓這些閑散的粉末釋放到水中。

如果不使用EDM加工技術(shù)，那就需要進(jìn)行二次清潔操作。例如抽真空去除被困在支撐結(jié)構(gòu)中的粉末。但實(shí)際操作的難度并不簡(jiǎn)單，因?yàn)榉勰╊w粒能夠在應(yīng)力釋放期間粘附到支撐材料的內(nèi)壁或零件表面上。即便用將零件與桌面碰撞，仍然存在少許未被清除的粉末。

顯然，從零件中清除金屬粉末的方法相當(dāng)繁復(fù)，這需要更多的研究了解如何使用蘇打爆破、磨料流加工(Abrasive flow Machining簡(jiǎn)稱AFM)和電化學(xué)拋光等技術(shù)來(lái)幫助去除支撐的金屬粉末。

其中，磨料流加工技術(shù)是一種最新的機(jī)械加工方法，是以磨料介質(zhì)(摻有磨粒的一種可流動(dòng)的混合物)在壓力下流過(guò)工件所需加工的表面，進(jìn)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(dá)到精密加工的光潔度。AFM法在需要繁復(fù)手工精加工或形狀復(fù)雜的工件，以及其他方法難以加工的部位是最好的加工方法。AFM法也可應(yīng)用于以滾筒、震動(dòng)和其它大批量加工不夠滿意或加工時(shí)受損的工件。并能有效去除放電加工或激光光束加工后再生的脫層。

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

需要注意的是，一些金屬粉末原料是自燃的，如鈦和鋁，這意味著它們會(huì)發(fā)生爆炸。因此，專業(yè)的加工人員在處理這些材料制成的零件時(shí)要小心，因?yàn)檫@些被零件捕獲的粉末可能會(huì)重新被釋放，如果潛入到機(jī)器環(huán)境中，在火花或其他條件的組合下可能導(dǎo)致爆炸。所以，在處理和后處理這些零部件時(shí)要特別小心，一定要確保已經(jīng)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)那鍧崱Ｈ绻慵幚頃r(shí)有松散的粉末落下，則停止進(jìn)行加工。

全面了解和診斷與金屬3D打印有關(guān)的安全隱患的進(jìn)展還在進(jìn)行中，必要的時(shí)候事先通知當(dāng)?shù)氐南狸?duì)員，以便在緊急情況下做出更快的響應(yīng)。此外，當(dāng)將3D打印的金屬零件放在磨床或車/銑床上進(jìn)行加工的時(shí)候，一定確保這些零件中的粉末不會(huì)被加工時(shí)產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃引起爆炸。

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