Bolvormig poeder: overzicht, soorten, prijs

Overzicht

Bolvormig poeder verwijst naar metallische of keramische poeders met een afgeronde morfologie geproduceerd door gespecialiseerde vernevelingsprocessen. Vergeleken met onregelmatige poederdeeltjes bieden bolvormige poeders voordelen zoals uitstekende vloeibaarheid, hogere pakkingsdichtheid en verminderde wrijving tussen de deeltjes. Dit maakt ze ideaal voor veeleisende industriële toepassingen waarbij gebruik wordt gemaakt van poedermetallurgie, thermisch spuiten, additieve metaalproductie en keramische verwerking.

Deze uitgebreide gids behandelt verschillende soorten bolvormige poeders, hun eigenschappen, productiemethoden, belangrijkste toepassingen, specificaties, leveranciers, hanteringsprocedures, onderhoud van apparatuur, selectiecriteria voor leveranciers, voor- en nadelen, en beantwoordt veelgestelde vragen.

Types van Bolvormig poeder

De belangrijkste soorten bolvormig poeder op basis van materiaal en productiemethode zijn onder meer:

Materiaal

• Metaalpoeders – roestvrij staal, gereedschapsstaal, superlegeringen, titanium, aluminium enz.
• Keramische poeders – aluminiumoxide, zirkoniumoxide, silica, carbiden, nitriden enz.
• Composiet-/legeringspoeders – op nikkelbasis, op kobaltbasis, op Fe-basis enz.

Productie methode

• Gasverstoven poeders
• Plasma-verstoven poeders
• Elektrode-inductie-smeltgasverneveling (EIGA)
• Roterend elektrodeproces (REP)
• Plasma-roterend elektrodeproces (PREP)
• Thermische spuitpoeders

Gasverneveling is het meest gebruikte proces, maar methoden zoals PREP leveren superieure bolvormigheid en gladde oppervlaktemorfologieën op. De productiemethode bepaalt de uiteindelijke poedereigenschappen.

Eigenschappen en toepassingen

Eigenschappen en typische toepassingen van de belangrijkste bolvormige poedertypen:

Roestvrij staal

• Hoge hardheid en corrosiebestendigheid
• Kleppen, pompen, medische apparaten

Gereedschapsstaal

• Uitstekende slijtvastheid
• Snijgereedschappen, matrijzen, ponsen

Superlegeringen

• Bestand tegen hoge temperaturen en spanningen
• Turbinebladen, ruimtevaartcomponenten

Titanium

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding
• Bevestigingsmiddelen voor de lucht- en ruimtevaart, biomedische implantaten

Aluminium

• Lichtgewicht, uitstekende thermische geleidbaarheid
• Auto-onderdelen, koellichamen

Keramiek

• Hoge hardheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid
• Lagers, afdichtingen, pantsercoatings

De sferische morfologie verbetert de pakkingsdichtheid en vloei van het poeder, naast de inherente eigenschappen van het basismateriaal.

Productiemethoden

Gebruikelijke methoden voor het produceren van bolvormige poeders:

Gasverstuiving

• Metaallegering gesmolten en verneveld door inerte gasstralen
• Lagere investeringskosten
• Groottebereik van 10 – 150 μm

Plasma-verneveling

• Gebruik van plasma-energie om te smelten en te vernevelen
• Fijner poeder tot 5 μm
• Hogere zuiverheid, meer bolvormig

EIGA

• Elektroden worden inductief gesmolten in de verstuivingskamer
• Snelle stolling van fijne druppeltjes
• Controle over grootte, morfologie

VOORBEREIDING

• Roterende elektrode gesmolten door plasmatoortsen
• Centrifugale desintegratie in fijn poeder
• Gladde bolvorm

Thermische spray

• Grondstofdraden/staven verstoven door heet gas
• Met oxidedispersie versterkte legeringen
• Ruwere oppervlakken dan andere methoden

Specificaties

Typische specificaties voor bolvormig poeder zijn onder meer:

Parameter	Specificatie
Deeltjesgrootte	10 – 150 μm
Deeltjesvorm	Bolvormig
Stroomsnelheid	25 – 35 s/50g
Schijnbare dichtheid	40 – 60%
Tik op dichtheid	Tot 90% theoretisch
Oppervlakteoxide	< 1% op basis van gewicht
Restgassen	Geminimaliseerd

Het voldoen aan de vereisten voor grootteverdeling, hoge bolvormigheid, glad oppervlak en samenstelling is van cruciaal belang. Kleinere formaten verbeteren de verdichting, terwijl grotere formaten de kosten verlagen.

Ontwerp Overwegingen

Belangrijke ontwerpfactoren voor het gebruik van componenten bolvormig poeder:

• Dimensionale toleranties – Rekening houden met sinterkrimp
• Eisen aan oppervlakteafwerking – Minimale nabewerking
• Mechanische eigenschappen – Materiaal en proces afstemmen op de benodigde eigenschappen
• Productie kosten – Het optimaliseren van het onderdeelontwerp om prestaties en kosten in evenwicht te brengen
• Secundaire operaties – Vermijden van grote bewerkingstoeslagen
• Montagevereisten – Ontwerp van verbindingsoppervlakken, in elkaar grijpende functies
• Naleving van normen – Voor ruimtevaart-, biomedische enz. toepassingen

De ontwerpvrijheid die mogelijk wordt gemaakt door geavanceerde productieprocessen zoals additieve productie maakt meer geoptimaliseerde ontwerpen mogelijk die niet mogelijk zijn met smeedmetaal.

Consolidatieprocessen

Gebruikelijke poederconsolidatieprocessen geschikt voor bolvormige poeders:

• Additieve productie – Selectief lasersmelten, elektronenbundelsmelten etc. bieden maximale flexibiliteit
• Metaal spuitgieten – Hoogvolumeproductie van kleine, complexe onderdelen
• Koud/warm isostatisch persen – Produceert netvorm- of bijna-netvormdelen
• Pers en sinter – Conventioneel poedermetallurgieproces waarbij vormgeving en sinteren worden gecombineerd
• Thermische spray – Deponeert gesmolten poeder op een voorbereid substraat
• Op drijfmest gebaseerde methoden – Slipgieten, tapegieten, elektroforetische afzetting enz. voor keramiek

De bolvorm verbetert de poederverpakking en -stroom tijdens de verwerking, waardoor een hoge dichtheid en uniforme microstructuren mogelijk zijn.

Leveranciers en prijzen

Toonaangevende wereldwijde leveranciers van bolvormige poeders zijn onder meer:

Leverancier	Materialen	Prijsbereik
Sandvik	Gelegeerd staal, roestvrij staal	$50-200/kg
Timmerman additief	Gereedschapsstaal, superlegeringen	$70-250/kg
Hogenäs	Roestvrij staal	$45-180/kg
Praxair	Titanium, superlegeringen	$100-350/kg
LPW-technologie	Aluminiumlegeringen, composieten	$60-220/kg

Prijzen zijn afhankelijk van de samenstelling van de legering, de kwaliteit, de partijgrootte en de aankoophoeveelheid. Kleine R&D-hoeveelheden zijn duurder dan bulkproductievolumes.

Behandeling en opslag

Richtlijnen voor het veilig hanteren en opslaan van bolvormige poeders:

• Bewaar afgesloten containers in een koele, droge, inerte atmosfeer om oxidatie en verontreiniging te voorkomen
• Beperk blootstelling aan vocht om poederagglomeratie te voorkomen
• Gebruik containers van zacht staal of plastic in plaats van aluminium om reacties te voorkomen
• Zorg ervoor dat containers goed geaard zijn om accumulatie van statische lading te voorkomen

-Ga voorzichtig om met containers en poeders om schade door deeltjes tijdens transport en overdracht te voorkomen

• Vermijd vonken, vlammen en ontstekingsbronnen in de buurt van opslag- en verwerkingsruimten
• Installeer geschikte ventilatie- en stofopvangapparatuur
• Gebruik geschikte PBM's voor het hanteren van fijne poeders – handschoenen, gasmasker, oogbescherming

De juiste procedures voorkomen veranderingen in de eigenschappen van poeder die een negatieve invloed kunnen hebben op de consolidatie en de eigenschappen van het uiteindelijke onderdeel.

Apparatuuronderhoud

Onderhoudstips voor belangrijke poederhandlingsystemen:

Zeven:

• Vervang beschadigde gaasschermen om scheuren en openingen te voorkomen
• Maak de zeven regelmatig schoon om verstopping te voorkomen, wat tot deeltjesschade kan leiden
• Controleer de trillingsamplitude en tijdinstellingen om verharding van het werk te voorkomen

Hoppers en feeders:

• Inspecteer de uitlaatpoorten op ophoping en verwijder eventueel materiaal dat de stroom blokkeert
• Controleer of de instellingen van de feeder overeenkomen met de poedereigenschappen om een betrouwbare stroom te garanderen
• Controleer de trechtervoeringen op slijtage en vervang deze als deze versleten zijn

Mengvaten:

• Vervang versleten schotten en versterkers voor homogeen mengen zonder ontmenging
• Inspecteer de staat van het mes en repareer/vervang beschadigde onderdelen
• Controleer pakkingen en afdichtingen om poederlekken tijdens bedrijf te voorkomen

Gereedschap:

• Controleer de maatnauwkeurigheid en repareer/vervang indien nodig
• Breng smeermiddel aan op persen en matrijzen volgens schema om een gemakkelijke loslating te garanderen
• Controleer verwarmingselementen en temperatuurregelaars op ovens

Selecteren Bolvormig poeder Leveranciers

Belangrijke factoren bij het selecteren van leveranciers:

• Technische expertise in materialen, productieprocessen, onderdeelontwerp enz. om klanten te ondersteunen
• Assortiment poederopties inclusief verschillende materialen, maten, morfologieën en coatings
• Strenge kwaliteitsborging met betrekking tot chemische analyse, microscopische inspectie, procescontrole enz.
• Productiecapaciteit om tijdig aan de eisen te voldoen
• Diensten aangeboden zoals bemonstering, prototyping, testen, analyse enz.
• Reputatie van de industrie voor het consistent leveren van poeders van hoge kwaliteit
• Certificeringen zoals ISO 9001, AS9100, ISO 13485 enz.
• Concurrerende prijzen gecombineerd met diensten met toegevoegde waarde en klantenondersteuning
• Verzending en logistieke mogelijkheden voor tijdige levering met minimale doorlooptijden

De juiste partner biedt zowel bolvormige poeders op maat als technische expertise voor succes.

Voordelen versus beperkingen

Voordelen

• Uitstekende poederstroom en pakkingsdichtheid
• Verbeterde gesinterde dichtheid en microstructuur
• Verminderde interne spanningen tijdens verdichting
• Maakt het mogelijk complexe geometrieën te vervaardigen
• Consistente metallurgische eigenschappen
• Goede oppervlakteafwerking op gesinterde onderdelen

Beperkingen

• Duurder dan onregelmatig poeder
• Vereisen geavanceerde productietechnieken
• Beperkte maten beschikbaar voor zeer fijne poeders
• Het beheersen van de deeltjesgrootteverdeling kan moeilijk zijn
• Sommige materialen zijn lastig te verstuiven tot bolvormig poeder

Veelgestelde vragen

Wat zijn de belangrijkste voordelen van het gebruik van bolvormig poeder?

De belangrijkste voordelen zijn uitstekende vloeibaarheid voor gebruiksgemak, hoge pakkingsdichtheid voor verbeterde verdichting, lagere wrijving tussen de deeltjes waardoor complexe geometrieën mogelijk zijn, en consistente metallurgische eigenschappen.

Welke materialen zijn algemeen verkrijgbaar als bolvormig poeder?

Veel voorkomende materialen zijn onder meer roestvrij staal, gereedschapsstaal, superlegeringen, titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen, legeringen op nikkelbasis en keramische poeders.

Welke industrieën gebruiken doorgaans bolvormig poeder?

Belangrijke industrieën zijn onder meer de lucht- en ruimtevaart, de medische sector, de automobielsector, defensie, energie, elektronica en de productie van industriële apparatuur.

Wat is het typische groottebereik voor bolvormige poeders?

Conventionele gasvernevelde bolvormige poeders variëren van ongeveer 10-150 micron. Gespecialiseerde technieken kunnen bolvormige poeders op submicron- tot nanoschaal produceren.

Hoeveel duurder is bolvormig poeder vergeleken met onregelmatig poeder?

De premie voor een bolvorm is doorgaans 20-50% ten opzichte van onregelmatige poeders. De voordelen rechtvaardigen echter vaak de hogere kosten voor kritische toepassingen.

Conclusie

Met hun karakteristieke ronde vorm en glad oppervlak, bolvormige poeders maken een hogere dichtheid en superieure stroom mogelijk in vergelijking met onregelmatige poeders. Hun consistente deeltjeskarakteristieken zorgen voor een uitstekende samendrukbaarheid, compacteerbaarheid en sinterbaarheid voor een reeks metalen en keramiek. Door de voortdurende ontwikkeling van vernevelingsprocessen zijn bolvormige poeders beschikbaar in een bredere selectie materialen en maten dan ooit tevoren. Ontwerp en procesoptimalisatie van onderdelen om optimaal te profiteren van de voordelen van het starten met bolvormig poeder kunnen op kosteneffectieve wijze hoogwaardige onderdelen opleveren.

ken meer 3D-printprocessen