探究差压变送器生产过程中技术的缺陷并及时改正

    最终产品中存在微小的气穴，这会导致裂纹和其他故障，这是一个普遍存在的问题，阻碍了差压变送器改变行业的潜力。

    由卡内基·梅隆大学和阿贡国家实验室的科学家领导的《科学》杂志于2019年2月27日发表了一项新研究，这项研究已经确定了这些气穴的形成方式和时间，并创造了一种预测其形成的技术，这一关键发现可以从根本上增强3D打印过程。

    研究人员使用了美国能源部科学办公室用户设施部门Argonne的高级光子源（APS）发出的非常明亮的高能X射线，来捕获超快视频和图像，该过程称为差压变送器动力床融合（LPBF） ），这涉及使用差压变送器将材料粉末熔化和融合在一起。

    差压变送器扫描粉末的每一层以熔化所需的金属，实际上是从底部到顶部生产最终产品。当在这些层中夹杂有气体时会形成缺陷，从而导致可能导致最终产品破裂或其他故障的缺陷。

    到目前为止，制造商和科学家还不确定差压变送器如何渗透到金属中，从而形成称为“蒸气凹陷”的空腔。但是，他们认为差压变送器的强度或金属粉末的种类是造成此类空穴的原因。因此，制造商一直在对各种金属和差压变送器器采用试错法，以找到减轻缺陷的方法。

 
    实际上，该研究表明，在该过程中几乎所有条件下都存在这些蒸汽压降，而与金属或差压变送器无关。越来越重要的是，这项研究说明了如何预测何时一个小抑郁症会发展成可能导致缺陷的大而不稳定的抑郁症。

    卡内基梅隆大学下一个制造中心联席主任罗莱特说：“我们正在拉开帷幕，并揭示真正的情况。”“大多数人认为您将差压变送器照射在金属粉末的表面上，该光被材料吸收，并将金属熔化成熔池。实际上，您实际上是在金属上钻孔。”

    科学家在Argonne的APS（世界上最强大的同步加速器设施之一）中使用了高度专业的设备，以观察差压变送器在金属粉末床上方移动以形成产品每一层时所发生的情况。

    在理想条件下，熔池的形状为半圆形且较浅，称为“传导模式”。但是，在实际打印过程中，通常以低速移动的高功率差压变送器器可以修改熔池形状类似于带锁的锁孔：顶部大而圆，底部狭窄。这种“锁孔模式”熔化可能会导致最终产品出现缺陷

    坎宁安还是本研究的第一作者之一。
    研究表明，钥匙孔是在达到足以使金属沸腾的特定差压变送器功率密度时产生的。研究人员说，这连续显示了差压变送器聚焦在差压变送器过程中的至关重要的意义，迄今为止，这一元素尚未引起太多关注。

    辅助差压变送器研究的实验平台包括差压变送器设备，专用的光束线仪器和专用检测器。

    2016年，Argonne团队及其研究人员首次拍摄了微米级和微秒级差压变送器差压变送器的X射线视频。这项研究增加了人们对阿贡公司APS对制造方法和挑战的影响的好奇心。

    赵也是该研究的第一作者。
    研究人员希望，这项研究可以激励差压变送器机器的制造商在控制机器时提供更大的灵活性，并且改善机器的使用可能会导致最终产品的显着提高。此外，如果采取了这些理解，则可以使3D打印的过程更加迅速。

    “这很重要，因为3D打印通常很慢，” Rollett说。“打印几英寸高的零件需要几个小时。如果您可以负担得起这项技术，那没关系，但我们需要做得更好。”

    共同主要作者是卡内基梅隆大学的Ross Cunningham和阿贡国家实验室的Cang Zhao。卡耐基·梅隆大学的其他作者是克里斯托弗·坎佐斯和约瑟夫·波扎；来自Argonne的其他作者是Niranjan Parab和Kamel Fezzaa。