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Poudre réfractaire - Al2O3
La poudre réfractaire Al2O3 est un matériau utilisé dans le processus de frittage de pièces imprimées avec des filaments métalliques Filamet™ (The Virtual Foundry). Ces filaments métalliques sont formés par un pourcentage très élevé de métal (80 % à 95 %) et le reste par du PLA. Cette teneur élevée en métal n'augmente pas la complexité de l'impression, car tous les filaments Filamet™ sont utilisés avec la même configuration d'impression que le PLA, constituant ainsi le matériau idéal pour tout type d'imprimante 3D FDM (industrielle ou desktop).
Al2O3 ou alumine (oxyde d'aluminium) est une poudre blanche de grande dureté couramment utilisée pour améliorer la résistance des argiles et des émaux. Dans le procédé de frittage, il est normalement utilisé comme poudre réfractaire en raison de son point de fusion élevé (2072 °C), bien supérieur au point de fusion des principaux métaux utilisés par l'industrie (acier inoxydable, cuivre, bronze, acier à haute teneur en carbone). aluminium, etc.)
Une fois qu'une pièce est imprimée avec l'un des filaments métalliques Filamet™, il est nécessaire d'effectuer le processus de frittage, dans un environnement ouvert, sous vide ou dans un environnement inerte, pour éliminer le polymère liant (PLA). Pour le frittage, la pièce est placée dans le creuset complètement entourée par la poudre réfractaire Al2O3, en veillant à ce que toute la surface de la pièce soit complètement recouverte et avec une certaine séparation des parois du creuset. Le produit obtenu après frittage est une pièce totalement métallique, possédant les propriétés réelles du métal telles que la conductivité électrique, le post-traitement par ponçage et polissage, voire la soudure; mais avec une certaine porosité et une réduction de volume due à la perte de PLA.
Différents matériaux sont nécessaires en fonction du métal à fritter et du type de four utilisé. Dans un four ouvert, seuls le Filamet™ cuivre et bronze peuvent être frittés en combinaison avec de la poudre réfractaire Al2O3. Dans le cas de l'utilisation d'un four sous vide ou inerte, tout métal peut être fritté sous forme de poudre réfractaire Al2O3. Le tableau suivant indique la poudre réfractaire nécessaire pour chaque métal et four, données vérifiées par The Virtual Foundry à ce jour.
Pour en savoir plus sur l'ensemble du processus de frittage, consultez la section "Conseils d'utilisation".
Fritté en environnement ouvert
Fritté sous vide ou dans un environnement inerte
Après impression, les pièces doivent être frittées pour éliminer le PLA faisant partie de Filamet™. Le frittage peut avoir lieu dans un environnement ouvert (uniquement pour Filamet™ en cuivre et en bronze) ou dans un environnement sous vide ou inerte (Filamet™ en cuivre, bronze, acier inoxydable 316L et autres).
Pour le frittage dans un environnement ouvert, un récipient réfractaire (creuset) et une poudre réfractaire Al2O3 sont nécessaires. Le processus commence par poncer les aspérités de la pièce pour obtenir les meilleurs résultats. Avant d'insérer la pièce dans le creuset, placer une couche de Al2O3 de 1.25 cm au bas du creuset, puis positionner la pièce sur le Al2O3 et au centre, sans toucher les parois. Dans le cas du frittage de plusieurs pièces à la fois, une distance de 1.25 cm doit être respectée. Ensuite, la pièce est recouverte de Al2O3, laissant une couche de 1.25 cm sur le dessus, elle est frappée dans un creuset de manière à ce que la poudre soit répartie sur toute la pièce et broyée de manière à ce qu'elle soit complètement compactée. La poudre réfractaire est recouverte de charbon de bois de noix de coco et broyée à nouveau. Enfin, le creuset est recouvert d’un couvercle en acier inoxydable recouvrant au moins 80 % de la dernière couche de charbon en coque de noix de coco. Une fois le processus précédent terminé, le creuset est introduit dans le four et il est temps de programmer le four pour le frittage. A partir de la température ambiante, il monte à 205 ºC, de là à 815 ºC pour le bronze ou 1010 ºC pour le cuivre, la température est augmentée de 100 ºC / h. A partir de ces températures jusqu’à 870 ºC pour le bronze ou 1060 ºC pour le cuivre, la température est augmentée de 25 ºC / h. Une fois ces températures atteintes, maintenez-les entre 1.5 heure et 4 heures en fonction de la taille de la pièce (morceaux de 5 g à 10 g - 1.5 à 2.0 heures; morceaux de 10 g à 25 g - 2.0 à 3.0 heures; morceaux de 25 g à 40 g - 3.0 à 4.0 heures)
L'utilisateur doit tenir compte du fait que ces temps et températures sont indicatifs et peuvent varier en fonction de nombreux aspects, tels que le modèle de four utilisé. À la fin du cycle de frittage, la porte du four doit être ouverte légèrement (environ 3 cm) jusqu'à ce que la température du four tombe en dessous de 535 °C. Elle doit ensuite être complètement ouverte et laissée à refroidir jusqu'à ce que le creuset puisse être utilisé en toute sécurité
Pour le frittage sous vide ou dans un environnement inerte, un creuset (récipient de cuisson) et une poudre réfractaire sont nécessaires: Al2O3 pour le cuivre, le bronze et l’acier inoxydable. La pièce est préparée pour le frittage en la plaçant à l'intérieur du creuset et en la recouvrant de poussière réfractaire, en tenant compte du fait qu'il doit y avoir au moins 10 mm de poussière entre les surfaces de la pièce et le creuset. Le creuset est ensuite placé dans le four à température ambiante. La température est augmentée à 205 ° C en un temps de 200 minutes. Ensuite, dans un intervalle de 180 minutes, la température est élevée à 400 ° C. Dans un étirement de 180 minutes et en fonction du matériau, la configuration de l'étape suivante consistera à augmenter la température et à la maintenir pendant un certain temps (voir les valeurs pour chaque matériau dans le tableau). Enfin, laissez le four refroidir à la température ambiante.
Tant lors du frittage dans un environnement ouvert que sous vide ou dans un environnement inerte, les propriétés mécaniques du produit final sont directement liées au temps pendant lequel la partie imprimée est maintenue à la température de frittage. Si le produit final est pulvérulent et fragile, le temps de frittage n'a pas été suffisant. Si l’impression présente une surface semblable à celle d’une peau ridée, elle est trop frittée. Enfin et en règle générale, lors du processus de frittage, le volume de la pièce est réduit de 7 %.
Une fois frittée, la pièce peut être poncée et polie de la même manière qu'un métal, mais en suivant une série d'indications. Avec du papier abrasif à l'eau, il est possible d'éliminer les lignes d'impression et autres petites déformations, car les particules détachées lors du ponçage adhèrent aux interstices en raison de la chaleur de friction. En cas d'utilisation de papier abrasif ou de disque radial 3M, il est recommandé de commencer le ponçage avec un grain de 120 (80 pour le disque radial 3M), en veillant à ne pas déformer les zones les plus délicates, telles que les angles. Une fois que toute la surface a été poncée, vous devez utiliser un papier abrasif du grain suivant, et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'il augmente de 6 ou 7 (4 fois pour le disque radial 3M). Avant de passer au polissage final, il est recommandé d'utiliser un papier abrasif de grain 3000 avec lequel un certain brillant est obtenu. Enfin et une fois la pièce nettoyée avec un chiffon en flanelle, la pièce peut être polie. TVF recommande l'utilisation d'un outil rotatif avec un disque de polissage et de la cire à polir pour rendre le polissage plus rapide et plus efficace. Appliquez simplement un peu de cire de polissage sur le disque de polissage et polissez avec des mouvements constants tout au long de la pièce afin de ne pas générer un excès de chaleur susceptible de déformer la pièce. En plus des pièces de ponçage et de polissage fabriquées avec Filamet™, elles peuvent être sculptées, fondues, soudées et lissées par application de chaleur.
Poudre réfractaire pour le frittage de pièces imprimées avec des filaments métalliques Filamet™.