金屬加工中的安全隱患，被困粉末是否會(huì)導(dǎo)致爆炸發(fā)生？

通過(guò)常規(guī)制造工藝（鑄造、鍛造等）工藝制造的零件是不會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象的。然而，通過(guò)金屬3D打印制造的零件，爆炸卻是一個(gè)潛在的安全隱患。將金屬3D打印用于制造零件，這一過(guò)程中需要重視的問(wèn)題是安全隱患，在之前發(fā)表的《金屬粉末3D打印的安全隱患與防護(hù)措施》做過(guò)詳細(xì)的闡述。

然而，僅僅是3D打印金屬過(guò)程中那些隨著零件一起離開加工區(qū)域的被困粉末就會(huì)帶來(lái)很多安全隱患。我們一起來(lái)領(lǐng)略，與金屬粉末有關(guān)的安全問(wèn)題，特別是在零件的后處理過(guò)程中。

也許您已經(jīng)看到操作人員和技術(shù)人員佩戴呼吸器和穿著個(gè)人防護(hù)設(shè)備的景象，這是因?yàn)樵诮饘?D打印系統(tǒng)中所使用的金屬粉末原料通常足夠小并很容易隨著呼吸被吸入并吸收到人體內(nèi)。事實(shí)上，有些人還對(duì)鎳金屬過(guò)敏，這進(jìn)一步使得金屬粉末的吸入問(wèn)題成為一大關(guān)注點(diǎn)。

大多數(shù)人也許沒有意識(shí)到，一旦將通過(guò)金屬3D打印技術(shù)制成的零件從建造室中取出來(lái)并清潔，零件中仍然可能含有微量的粉末材料。因?yàn)榧词菇饘倭慵�部分是完全密�?shí)的，其支撐結(jié)構(gòu)也許不是。

大多數(shù)支撐結(jié)構(gòu)是中空的，因此粉末可能被困在里面。當(dāng)零部件從構(gòu)建板上取出時(shí)，這些支撐結(jié)構(gòu)的一端有可能將困在支撐結(jié)構(gòu)中的金屬粉末釋放到大氣中。這就是為什么通常建議通過(guò)水下EDM電火花線切割的加工方式來(lái)移除構(gòu)建基板，從而使得這些松散的粉末釋放到水中。

如果不使用EDM加工技術(shù)從基板上移除3D打印零件，則需要進(jìn)行二次清潔操作，例如抽真空以去除被困在支撐結(jié)構(gòu)中的松散粉末。然而，實(shí)際操作的難度并不像聽起來(lái)那么容易，因?yàn)榉勰╊w�？梢栽趹�(yīng)力釋放期間粘附到支撐材料的內(nèi)壁或部分地熔化到零件表面上。即便用一種夸張的方式將零件在桌子上撞上很多次，仍然可能存在一些沒有被清除的粉末。

顯然，想從零件中清除松散粉末的方法非常復(fù)雜，需要更多的研究來(lái)更好地了解如何使用蘇打爆破、磨料流加工(Abrasive flow Machining簡(jiǎn)稱AFM)和電化學(xué)拋光等整理技術(shù)來(lái)幫助從支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部清除松散的粉末。

其中，磨料流加工技術(shù)是一種最新的機(jī)械加工方法，是以磨料介質(zhì)(摻有磨粒的一種可流動(dòng)的混合物)在壓力下流過(guò)工件所需加工的表面，進(jìn)行去毛刺、除飛邊、磨圓角，以減少工件表面的波紋度和粗糙度，達(dá)到精密加工的光潔度。AFM法在需要繁復(fù)手工精加工或形狀復(fù)雜的工件，以及其他方法難以加工的部位是最好的可供選擇的加工方法。AFM法也可應(yīng)用于以滾筒、震動(dòng)和其它大批量加工不夠滿意或加工時(shí)要受傷的工件。并且能有效得到去除放電加工或激光光束加工后再生的脫層和先前工序加工表面所殘留的殘余應(yīng)力。

電化學(xué)拋光也稱電解拋光。電解拋光是以被拋工件為陽(yáng)極，不溶性金屬為陰極，兩極同時(shí)浸入到電解槽中，通以直流電而產(chǎn)生有選擇性的陽(yáng)極溶解，從而達(dá)到工件表面光亮度增大的效果。

需要注意的是，一些金屬粉末原料如鈦和鋁是自燃的，這意味著它們會(huì)發(fā)生爆炸。因此，專業(yè)的加工人員在處理這些材料制成的零件時(shí)要小心，因?yàn)檫@些被零件捕獲的粉末可能會(huì)重新被釋放，如果潛入到機(jī)器環(huán)境中，在火花或其他條件的組合下可能導(dǎo)致爆炸。所以，在處理和后處理這些零部件時(shí)應(yīng)特別小心，首先應(yīng)確保已經(jīng)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)那鍧�。如果零件處理時(shí)有松散的粉末落下，則不能進(jìn)行加工。

全面了解和診斷與金屬3D打印有關(guān)的安全隱患的進(jìn)展還在進(jìn)行中，必要的時(shí)候需要事先通知當(dāng)?shù)氐南�防�?duì)員以便在緊急情況下做出更快的響應(yīng)。此外，當(dāng)將3D打印的金屬零件放在磨床或車/銑床上進(jìn)行加工的時(shí)候，一定要確保這些零件中的粉末不會(huì)在加工過(guò)程中發(fā)生的火花點(diǎn)燃情況下引起爆炸。

來(lái)源：3D科學(xué)谷
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