Polveri metalliche: dalla reologia alle prestazioni dei materiali realizzati
Che cos’è la produzione additiva?
Complementare ai processi di fabbricazione tradizionali basati sull’asportazione di materiale, la produzione additiva consente oggi di beneficiare di una libertà di progettazione senza pari e di una rapidità di realizzazione eccezionale. Risponde a numerose applicazioni in mercati molto esigenti come l’aeronautica, il medicale, lo spazio, la difesa, …
La produzione additiva consiste nel realizzare un pezzo mediante sovrapposizione successiva di polveri, per lo più metalliche, fuse da un fascio (laser o elettroni, ad esempio).
Il laboratorio FILAB è accreditato ISO 17025 dal COFRAC per:
- la misura della superficie specifica secondo il metodo BET (secondo ISO 9277) e l’analisi granulometrica con metodo laser (secondo ISO 13320 in via liquida e in via secca),
- la misura della densità mediante picnometria all’elio (secondo ASTM B923 e ISO 12154),
- la determinazione della dimensione del grano (secondo ASTM E112 e NF EN ISO 643) per i materiali massivi.
L’analisi delle polveri metalliche: perché rivolgersi a FILAB?
Forte di una significativa esperienza nell’implementazione di queste diverse tecniche, FILAB vi accompagna nell’ambito delle vostre esigenze di analisi delle polveri metalliche e delle consulenze associate alle attività di produzione additiva:
Analisi della composizione chimica delle polveri metalliche tramite ICP-AES, ICP-MS e/o con analizzatore elementare C/S, O/N, H...
Misura della densità secondo le norme ASTM B527, ISO 3953,
Analisi granulometrica mediante granulometria laser secondo la norma ISO 13320
Misura della scorrevolezza secondo le norme ASTM B213, ISO 4490, ASTM B964,
Analisi morfologica tramite MEB- FEG EDX o Microscopia Ottica
Omologazione SAFRAN secondo il capitolato Ma0015. SAFRAN ha esteso la portata della nostra omologazione alla caratterizzazione chimica e fisica delle polveri metalliche! Questo riconoscimento conferma ancora una volta il nostro know-how nella caratterizzazione e nella consulenza sulle polveri metalliche, al fine di rispondere più rapidamente e con affidabilità alle esigenze dei nostri clienti.
Strumenti per l’analisi delle polveri metalliche:
GranuHeap : misura delle proprietà statiche di una polvere metallica (angolo di riposo, indice di coesione statica).
GranuDrum : misura delle proprietà di scorrimento (angolo di scorrimento, indice di coesione dinamica, angolo della prima valanga, aerazione della polvere).
GranuPack : misura della compattazione dinamica di una polvere metallica (densità apparente, densità battuta, rapporto di Hausner, dinamica di densificazione).
GranuFlow : misura del flusso attraverso orifizi, indicatore chiave della scorrevolezza delle polveri.
GranuCharge : misura delle proprietà elettrostatiche delle polveri metalliche.
Perché caratterizzare le vostre polveri metalliche?
Questo processo di fabbricazione è sensibile alle variazioni di dimensione e forma delle particelle di polvere metallica utilizzate come materia prima o materia riciclata. Infatti, queste caratteristiche geometriche condizionano in particolare la sua distribuzione durante il processo ma anche il suo livello di compattazione, consentendo di limitare gli interstizi.
Per garantire la qualità dei pezzi realizzati, le polveri metalliche devono quindi rispondere a numerosi requisiti per raggiungere le prestazioni attese. Integrati in particolare nella norma NF E 67-010 che presenta le specifiche tecniche delle polveri metalliche per le applicazioni di produzione additiva, i parametri regolarmente valutati sono:
- la granulometria realizzata generalmente mediante granulometria laser secondo la norma ISO 13320 e che consente di accedere alla distribuzione granulometrica con determinazione dei parametri caratteristici (d10, d50, d90),
- la scorrevolezza caratterizzata da un tempo di flusso mediante un imbuto calibrato di tipo cono di Hall secondo la norma ISO 4490 e ASTM B 213 o cono di Carney secondo la norma ASTM B 964,
- la densità apparente e la densità tassata che consentono di caratterizzare, per effetto meccanico, l’attitudine di una polvere a organizzarsi espellendo l’aria tra i grani. Queste prove sono eseguite con un volumometro di compattazione secondo la norma ASTM B 527 e ISO 3953. L’indice di Hausner corrisponde al rapporto tra la densità tassata e la densità apparente,
- la densità vera determinata per picnometria secondo la norma ISO 12154 o ASTM B 923. Questo parametro consente in particolare di determinare, mediante calcolo e con l’aiuto della densità teorica (ad esempio di un materiale massivo), il tasso di porosità interna,
- la morfologia qualificata mediante Microscopia Elettronica a Scansione (MEB-FEG) e Microscopia Ottica per valutare la granulo-morfologia, la sfericità, il satellitismo (polvere di piccolo diametro agglomerata su polvere di grande diametro per i materiali riciclati),
- il tenore di umidità determinato per gravimetria dopo essiccazione secondo la norma ASTM E 1868,
- la composizione chimica delle polveri metalliche. Essa è determinata mediante tecniche spettroscopiche come ICP-AES e ICP-MS e tecniche di analisi elementare dopo combustione per la quantificazione degli elementi C, S, N, O e H.
Il rispetto dei requisiti associati a queste diverse caratteristiche consente alla polvere metallica di generare sul pezzo realizzato un basso tasso di difetti (porosità, inclusioni, …) e un elevato livello di compattazione, sinonimi di eccellenti proprietà meccaniche.
