Cobre e ligas de cobre têm excelentes propriedades físicas e químicas, como alta condutividade, condutividade térmica e resistência à corrosão, e são amplamente utilizadas na indústria de energia, sistemas de gerenciamento térmico, usinas nucleares e indústria aeroespacial. Ligas de cobre de alta resistência, resistentes ao desgaste e à corrosão são usadas em peças automotivas e necessidades diárias.
Este artigo apresenta os tipos e métodos de preparação de pós de matérias-primas de cobre e ligas de cobre usados para fabricação aditiva (AM) e resume o status atual da tecnologia AM para peças à base de cobre no país e no exterior. Foram enfatizados o fluxo do processo e as vantagens e desvantagens dos diferentes métodos AM, e analisadas as dificuldades técnicas e soluções correspondentes que afetam a qualidade das peças. A direção do desenvolvimento da tecnologia AM para peças à base de cobre também foi discutida.
A tecnologia AM é um novo método para preparar peças com base no fatiamento em camadas e em dados discretos do modelo 3D da peça e no acúmulo de materiais camada por camada. Em comparação com os métodos tradicionais de fabricação, a tecnologia AM tem vantagens como alta liberdade de design e ciclo de produção curto, tornando-a adequada para peças impressas em 3D com formas complexas, gradientes leves ou multifuncionais.
Cobre atomizado e pó de liga de cobre
O método de atomização pulveriza o metal fundido em partículas com tamanho inferior a 150 μm por meios mecânicos. A microestrutura dos pós metálicos obtidos por diferentes processos de atomização varia, incluindo formatos esféricos, esponjosos, esféricos e escamosos.
Pó revestido
O pó de revestimento melhora suas propriedades, como condutividade e ductilidade, revestindo outros metais ou ligas na superfície do pó de cobre. Por exemplo, a Figura 2 mostra diferentes componentes
Processo de fabricação aditiva de cobre e ligas de cobre
Os principais processos AM incluem fusão seletiva a laser (SLM), fusão por feixe de elétrons (EBM), jato de ligante (BJ) e impressão por extrusão de pó (PEP).
1. Fusão seletiva a laser (SLM)
SLM usa feixes de laser para derreter materiais em pó camada por camada, formando peças densas. Suas vantagens são alta precisão dimensional e rápida taxa de deposição, mas requer alta esfericidade e fluidez de materiais em pó.
2. Fusão por feixe de elétrons (EBM)
EBM usa feixe de elétrons para derreter pó metálico, que é adequado para preparar peças estruturadas complexas. Comparado ao SLM, o EBM tem maior eficiência de utilização de energia, mas o custo do equipamento é maior.
3. Pulverização adesiva (BJ)
BJ une as partículas de pó pulverizando adesivo e, em seguida, realiza o tratamento de sinterização. Suas vantagens são baixo custo e alto rendimento, mas o processo envolve múltiplas etapas e a operação é complexa.
4. Impressão por extrusão de pó (PEP)
BJ une as partículas de pó pulverizando adesivo e, em seguida, realiza o tratamento de sinterização. Suas vantagens são baixo custo e alto rendimento, mas o processo envolve múltiplas etapas e a operação é complexa.
Principais exemplos de aplicação
A tecnologia AM tem uma ampla gama de aplicações em vários campos, como trocadores de calor, indutores, componentes de motores de foguetes e arte. Por exemplo, a NASA desenvolveu componentes de motores de foguetes com canais de resfriamento impressos com tecnologia SLM.
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