Le cuivre et les alliages de cuivre possèdent d'excellentes propriétés physiques et chimiques, telles qu'une conductivité élevée, une conductivité thermique et une résistance à la corrosion, et sont largement utilisés dans l'industrie électrique, les systèmes de gestion thermique, les centrales nucléaires et l'industrie aérospatiale. Des alliages de cuivre à haute résistance, résistants à l'usure et à la corrosion sont utilisés pour les pièces automobiles et les nécessités quotidiennes.
Cet article présente les types et les méthodes de préparation des poudres de matières premières de cuivre et d'alliages de cuivre utilisées pour la fabrication additive (FA) et résume l'état actuel de la technologie FA pour les pièces à base de cuivre au pays et à l'étranger. Le déroulement du processus ainsi que les avantages et les inconvénients des différentes méthodes de fabrication additive ont été soulignés, et les difficultés techniques et les solutions correspondantes affectant la qualité des pièces ont été analysées. L'orientation du développement de la technologie FA pour les pièces à base de cuivre a également été discutée.
La technologie FA est une nouvelle méthode de préparation de pièces basée sur un découpage en couches et des données discrètes du modèle 3D de la pièce, et en accumulant des matériaux couche par couche. Par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, la technologie FA présente des avantages tels qu'une grande liberté de conception et un cycle de production court, ce qui la rend adaptée aux pièces imprimées en 3D aux formes complexes, aux dégradés légers ou multifonctionnels.
Poudre de cuivre et d'alliage de cuivre atomisée
La méthode d'atomisation pulvérise le métal fondu en particules d'une taille inférieure à 150 μm par des moyens mécaniques. La microstructure des poudres métalliques obtenues par différents processus d'atomisation varie, y compris les formes sphériques, spongieuses, sphériques et feuilletées.
Poudre enduite
La poudre de revêtement améliore ses propriétés, telles que la conductivité et la ductilité, en recouvrant d'autres métaux ou alliages sur la surface de la poudre de cuivre. Par exemple, la figure 2 montre différents composants
Procédé de fabrication additive de cuivre et d'alliages de cuivre
Les principaux processus de fabrication additive comprennent la fusion sélective au laser (SLM), la fusion par faisceau d'électrons (EBM), le jet de liant (BJ) et l'impression par extrusion de poudre (PEP).
1. Fusion laser sélective (SLM)
SLM utilise des faisceaux laser pour faire fondre des matériaux en poudre couche par couche, formant ainsi des pièces denses. Ses avantages sont une précision dimensionnelle élevée et un taux de dépôt rapide, mais cela nécessite une sphéricité et une fluidité élevées des matériaux en poudre.
2. Fusion par faisceau d'électrons (EBM)
EBM utilise un faisceau d'électrons pour faire fondre de la poudre métallique, ce qui convient à la préparation de pièces à structure complexe. Par rapport au SLM, l'EBM a une efficacité d'utilisation énergétique plus élevée, mais le coût de l'équipement est plus élevé.
3. Pulvérisation d'adhésif (BJ)
BJ lie les particules de poudre entre elles en pulvérisant un adhésif, puis effectue un traitement de frittage. Ses avantages sont un faible coût et un rendement élevé, mais le processus implique plusieurs étapes et l'opération est complexe.
4. Impression par extrusion de poudre (PEP)
BJ lie les particules de poudre entre elles en pulvérisant un adhésif, puis effectue un traitement de frittage. Ses avantages sont un faible coût et un rendement élevé, mais le processus implique plusieurs étapes et l'opération est complexe.
Principaux exemples d'application
La technologie FA a un large éventail d'applications dans divers domaines, tels que les échangeurs de chaleur, les inducteurs, les composants de moteurs de fusée et l'art. Par exemple, la NASA a développé des composants de moteurs de fusée dotés de canaux de refroidissement imprimés à l’aide de la technologie SLM.
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