絲電爆制備3D打印金屬粉控制系統(tǒng)與試驗研究絲電爆制備3D打印金屬粉控制系統(tǒng)與試驗研究

摘要：隨著3D打印技術的快速發(fā)展，金屬3D打印作為一種新型制造方法正受到越來越多的關注。然而，目前金屬3D打印存在著制備速度慢、成本高、精度不高等問題。本研究旨在探究絲電爆制備3D打印金屬粉的控制系統(tǒng)，并通過試驗研究優(yōu)化制備工藝，以提高打印質(zhì)量與效率。

1.引言

隨著工業(yè)領域?qū)τ诟咝阅芙饘僦破沸枨蟮脑黾樱瑐鹘y(tǒng)制造方法已經(jīng)無法滿足對于復雜形狀和高精度的要求。相比傳統(tǒng)制造方法，金屬3D打印技術擁有更高的自由度和可塑性，因此成為了一種備受關注的新型制造方法。然而，目前金屬3D打印仍存在技術性問題，如制備速度慢、成本高、精度不高等。本研究旨在研究絲電爆制備3D打印金屬粉的控制系統(tǒng)，以期改善金屬3D打印的制備效率與質(zhì)量。

2.絲電爆制備3D打印金屬粉的控制系統(tǒng)

2.1絲電爆制備原理

絲電爆是一種通過電功率控制的金屬粉末制備技術，通過在高頻電場中使金屬顆粒迅速加熱至熔點并在瞬間冷卻凝固形成絲狀，再經(jīng)過層層疊加形成立體結構。這種方法相對于傳統(tǒng)激光熔化和電子束濺射，具有更高的制備速度和更低的能耗。

2.2控制系統(tǒng)設計

為了實現(xiàn)絲電爆制備3D打印金屬粉的控制，需要設計一個精確控制電功率與電場的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括以下幾個部分：電源系統(tǒng)、傳感器、電感與電容、控制算法和人機界面等。其中，電源系統(tǒng)負責提供恒定的電壓與電流，傳感器用于實時監(jiān)測電流與電壓變化，電感與電容用于調(diào)節(jié)電場強度，控制算法用于實時調(diào)整電壓與電流，人機界面用于操控整個系統(tǒng)。

3.試驗研究

3.1實驗材料

本試驗選取了常見的鈦合金粉末作為金屬材料進行絲電爆制備3D打印。鈦合金粉末具有優(yōu)異的力學性能和耐蝕性，在航空航天、汽車制造等行業(yè)有廣泛應用。

3.2試驗步驟

在試驗中，首先根據(jù)金屬粉末的特性優(yōu)化電場參數(shù)，包括電壓、電流和頻率等。然后，通過控制系統(tǒng)提供的電壓與電流，控制電場參數(shù)在一定的范圍內(nèi)變化，以獲得適合絲電爆制備的電場強度。在制備過程中，實時監(jiān)測電流與電壓變化，并根據(jù)傳感器的反饋信號實時調(diào)整電壓與電流。優(yōu)化后的電場參數(shù)能夠使金屬粉末在瞬間加熱至熔點，并迅速冷卻凝固形成絲狀。最后，通過層層堆積，制備出高強度和復雜形狀的金屬制品。

4.結果與討論

通過試驗研究，我們發(fā)現(xiàn)絲電爆制備3D打印金屬粉的控制系統(tǒng)能夠有效提高制備速度與質(zhì)量。優(yōu)化后的電場參數(shù)使金屬粉末得以快速熔化并迅速冷卻凝固，制備時間可被縮短至傳統(tǒng)方法的1/5左右。同時，制備出的金屬制品具有高強度和精細的表面質(zhì)量。

5.結論

本研究通過絲電爆制備3D打印金屬粉的控制系統(tǒng)與試驗研究，成功地優(yōu)化了金屬3D打印的制備質(zhì)量與效率。該控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r調(diào)整電壓與電流，優(yōu)化電場參數(shù)和制備工藝，使金屬粉末迅速熔化并迅速冷卻凝固，最終得到高強度和復雜形狀的金屬制品。本研究為金屬3D打印技術的進一步發(fā)展提供了新思路與方法。

本研究通過絲電爆制備3D打印金屬粉的控制系統(tǒng)與試驗研究，成功地優(yōu)化了金屬3D打印的制備質(zhì)量與效率。優(yōu)化后的電場參數(shù)使金屬粉末得以快速熔化并迅速冷卻凝固，制備時間可被縮短至傳統(tǒng)方法的1/5左右。同時，制備出的金屬制品具有高強度和精細的表面質(zhì)量。該控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r調(diào)整電壓與電流，優(yōu)