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[分享] 一种应用于3D打印中的氧气传感器

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发表于 2021-6-24 13:44:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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增材制造(AM)(通常称为3D打印)已经改变了许多工业和学术应用。相比于传统的制造工艺,通过使用该技术,用户能够以更快的速度生产几何形状复杂的零件。0 H' S* \1 D. C; j, b7 r
+ u2 {4 D  o* Y+ O& d9 l
传感器是机器必不可少的零件之一,它带动了很多机器的发展。当用于传感器的制造时,3D打印具有多个优点,包括较低的成本,快速的制造速度和高精度。除了具有固有地打印整个传感器的功能外,还可以在制造过程中的任何时候开始或停止3D打印,从而使用户可以轻松地将传感器嵌入到已打印的结构中。+ B/ H+ [8 V$ o  T2 ~
7 M. u2 Y0 b  _# I+ J

; \# Y. Y. c( F1 x3D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。+ d' g2 Y+ V- |7 x
8 _1 p: \# y" J! }8 r, {
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。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上乘的3D打印金属物件。. k0 w$ L; m0 k& s

' v! m/ o+ A( O. G) ]) z2 }. E6 l) i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。工采网提供的奥地利SENSORE 3D打印传感器/氧化锆氧气传感器 - SO-D1-020-A300C可以测量0.01~2%的氧气浓度,精度高,交叉灵敏度低,使用寿命长,在多数情况下只需进行一次单点校准,封装为螺纹外壳,带烧结金属顶,线长为3米,多应用于金属激光烧结3D打印。" u. s8 s" v7 d
8 y# C. @$ {+ x) y
3D打印传感器/氧化锆氧气传感器SO-D1-020-A300C工作原理: # L- g' j# ^1 u$ R
- m% k* t- d6 b. [+ u* Q
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。8 Z5 Z# m2 n+ |

: ]3 }5 A' `4 J) k8 f3D打印传感器/氧化锆氧气传感器SO-D1-020-A300C的优点:
  ^* |5 M0 c1 z0 u测量范围广,10 ppm~96%氧气
. @1 \* @5 I8 G' l精度高
$ S/ E* h9 s5 `5 T5 `1 J多款型号呈线性特征
. i3 C2 L' L3 Y0 L传感器信号对温度的依赖性小
0 \# f/ g1 I* j  D+ n' z交叉灵敏度低
8 k% S! b9 _* n  ^使用寿命长
# a5 @# J9 s5 K2 v2 {! Y" p在多数情况下只需进行一次“单点校准”
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