3D打印金属机工作过程氧气浓度监控方案

isweek工采网

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用金属或非金属材料(如ABS、PC、PA、PLA等塑料、光敏树脂、橡胶、不锈钢、钛合金、陶瓷、混凝土等材料)制成的待成型粉末，将平铺好的待成型粉末逐层熔化/融化，然后固化堆积成型来构造三维的实体的打印设备。

2 i' G: _/ E* y: ], Q
$ R5 i6 J( D3 z( Fhttp://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2020/08/%E5%9B%BE%E7%89%8714.png
+ t- v: s4 T: C- z: A" S3 h
* @# ~1 n( E! q, A$ o% L' d3D打印通常发生在密封的室内，因为该过程的许多副产物可能是有害的或有毒的。3D打印设备通过分层切片工艺，借助激光对粉末进行烧结。此外，要求打印中尽可能地减少金属和大气中氧元素的接触，目前多采用惰性气体“地毯”填充室来实现。然而，一些金属粉末仍然不可避免的会与氧接触，从而导致金属粉末内氧含量超过限定值产生杂质。
' R% B8 f& h8 T/ `( D6 C0 M/ g7 a
7 F' p/ b5 I3 A. y! c
0 Y. u1 o- Q% `  p" x金属3D打印由于原材料为金属粉末，对零件成形的氧含量有极高的要求，为了避免粉末在成形过程中氧化，设备需要将氧含量控制在一个极低的范围，如果成型仓内的氧气含量过高，3D打印机的零件在高温作业下造成氧化严重，打印过程中出现球化、黑烟等现象，甚至会导致打印过程中出现放射，造成安全隐患。

有数据显示，当金属粉末中的氧浓度超过200ppm时，最终产品将显著变化。拉伸强度和延展性显示出受到大气中杂质的影响。氢或氮气也可能引起另外的杂质，即使在非常小的浓度下也不利于构建质量最佳的3D打印金属物件。随着3D打印机再次使用相同的粉末床，随后的打印作业将逐渐增加杂质的量，这可能会导致各种各样的问题。

但对于金属3D打印而言，因为打印过程中金属重熔后，元素以气体形态存在，有可能在局部生成气眼等缺陷，影响工件致密性及力学性能。所以，对不同体系的金属粉末，氧含量均为一项重要指标，业内对该指标的一般要求在1500ppm以下，也即氧元素在金属中所占的质量百分比在0.13~0.15%之间，航空航天等特殊应用领域，客户对此指标的要求更为严格。因此，对金属3D打印测氧技术工采网推荐极限电流型微量氧传感器 - SO-D0-020-A100C，但该传感器需要和奥地利SENSORE Electronic GmbH极限电流氧化锆通用变送板 - GSB配套使用。
http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2020/08/%E5%9B%BE%E7%89%8721.png
1 Z( s5 S* {+ H: X" Y" F7 p) @
极限电流型微量氧传感器SO-D0-020-A100C工作原理:因为在氧化锆电解质中电流的载体是氧离子，所以当电压施加到氧化锆电解槽时，氧气通过氧化锆盘被抽到阳极。如果给电解槽阴极加上一个带孔的盖子，氧气流向阴极的速率就会受到限制。受到这个速率的限制，随着所施加的电压逐渐增加，电解槽内的电流会达到饱和。这个饱和电流被称为极限电流，它与周边环境中的氧气浓度成正比。SO-D0-020-A100C是极限电流型氧化锆氧气传感器，量程为0.01%~2%，线长1米，最低可以检测100ppm的氧气，微量氧传感器SO-D0-020-A100C广泛用于金属激光烧结3D打印机、制氮、发酵等领域。

& ^3 u* V3 e2 X4 |8 O! p" O* n极限电流型微量氧传感器SO-D0-020-A100C特点:

% \0 x1 a( u6 E( n5 `! z5 f7 R可以测试100~20000ppm的氧气浓度
高精度
+ h8 a8 i$ i2 b3 J多款型号呈线性特征
; D/ [% S+ y- t  T+ x传感器信号对温度的依赖性小
交叉灵敏度低
使用寿命长
% t4 e" W# ]- O" R  b% K在多数情况下只需进行一次“单点校准”

6 a" N1 e$ O- L: f' N极限电流型微量氧传感器SO-D0-020-A100C特性数据:
http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2020/08/%E5%9B%BE%E7%89%8733.png