Inconel 3D tištěné díly

Přehled o 3D tištěný díl Inconel

3D tištěné díly Inconel se vztahují na součásti vyrobené z prášků ze superslitin Inconel pomocí metod aditivní výroby (AM). Jakosti Inconel nabízejí výjimečnou odolnost vůči teplu a korozi v kombinaci s vysokou pevností, díky čemuž jsou ideálně vhodné pro letecký průmysl, výrobu energie a další náročné aplikace.

Klíčové vlastnosti 3D tištěných dílů Inconel:

• Vysoká pevnost udržovaná nad 700 °C
• Odolávají agresivnímu prostředí včetně oxidace, koroze
• Komplexní geometrie vyráběná přímo z modelů CAD
• Zkrácené dodací lhůty a poměry buy-to-fly vs. subtraktivní obrábění
• Výběr slitin Inconel 625, 718 a dalších, aby vyhovovaly potřebám
• Vyžaduje horké izostatické lisování (HIP) k odstranění vnitřních dutin

Pokračujte ve čtení a dozvíte se více o oblíbených slitinách Inconel, mechanických vlastnostech, následném zpracování, použití a kvalifikaci dílů.

Typy slitin

Mezi běžné jakosti Inconel používané v aditivní výrobě patří:

Slitina	Obsah niklu	Klíčové vlastnosti
Inconel 625	60 % min	Výjimečná odolnost proti korozi, odolnost proti oxidaci do 980 °C
Inconel 718	50-55%	Nejvyšší pevnost udržovaná do 700 °C, reakce na vytvrzování stárnutím
Inconel 939	N/A	Vysoká provozní teplota díky vynikající stabilitě zhrublé struktury zrna

Tabulka 1: Oblíbené superslitiny Inconel dostupné pro zpracování AM

Tyto slitiny nabízejí výjimečný výkon při vystavení teplu a korozi, lepší než nerezové oceli. Inconel 718 se dnes nejvíce používá, ale nové jakosti dále rozšíří možnosti.

Vlastnosti 3D tištěný díl Inconel

Klíčové vlastnosti vykazované 3D tištěnými díly Inconel:

Vlastnictví	Popis
Pevnost při vysokých teplotách	Pevnost udržovaná do 700 °C pro slitiny vytvrzené stárnutím
Tepelná odolnost	Možné provozní teploty nad 1000 °C
Odolnost proti korozi	Vynikající v různých kyselých, mořských prostředích
Odolnost proti oxidaci	Ochranná vrstva oxidu chromu na povrchu
Odolnost vůči tečení	Odolnost proti deformaci při zatížení při vysokých teplotách
Tvrdost	Až Rockwell C 40-45 při vytvrzování stárnutím

Tabulka 2: Přehled mechanických a fyzikálních vlastností nabízených slitinami Inconel AM

Kombinace pevnosti, odolnosti vůči prostředí a stability při extrémních teplotách činí z Inconelu výjimečně všestranný materiálový systém pro kritické aplikace.

Přesnost tištěného dílu

Rozměrová přesnost a tolerance dosažitelné se slitinami Inconel AM:

Parametr	Schopnost
Rozměrová přesnost	±0,3 % až ±0,5 % při tisku
Minimální tloušťka stěny	0,020 palce až 0,040 palce
Tolerance	±0,005 palců běžné
Povrchová úprava	Až Ra 3,5 μm (140 μin) povrchová úprava jako tištěná

Tabulka 3: Přehled tištěné přesnosti a povrchové úpravy pro díly z Inconelu AM

Dodatečné zpracování, jako je obrábění a dokončování, může dále zlepšit přesnost a povrchovou úpravu. Uvedené údaje jsou orientační – prodiskutujte specifické požadavky s potenciálními dodavateli pro potřeby vaší aplikace.

Testování dílů z 3D tištěného dílu z inconelu

Kvalifikace součástí z Inconelu AM pro konečné použití vyžaduje standardní testovací protokoly:

Test	Účel	Metody odběru vzorků
Chemická analýza	Ověření chemického složení slitiny a mikrostruktury	Optická emisní spektrometrie, analýza obrazu
Zkouška tahem	Měření pevnosti v tahu a mezi kluzu	ASTM E8, ISO 6892
Zkouška tečením	Stanovení pevnosti při přetržení v průběhu času	ASTM E292
Lomová houževnatost	Pochopení odolnosti proti šíření trhlin	ASTM E1820
Zkouška korozí	Hodnocení ztráty hmotnosti materiálu v prostředích	ASTM G31, ASTM G48
Nedestruktivní testování	Detekce povrchových/podpovrchových vad	Zkouška penetrací, CT skeny

Tabulka 4: Běžné zkušební metody pro kvalifikaci 3D tištěných dílů z Inconelu AM

Údaje musí odpovídat příslušným průmyslovým specifikacím, jako jsou AMS, ASME, AWS atd., jak je stanoveno konečnou aplikací a provozním prostředím. Prodiskutujte potřebné validační testování s dodavateli AM.

Aplikace

Průmyslová odvětví používající 3D tištěné díly z Inconelu pro náročná prostředí:

Průmysl	Komponenty	Výhody
Aerospace	Lopatky turbín, trysky raket	Zachovává pevnost při vysokých provozních teplotách
Výroba elektřiny	Výměníky tepla, ventily	Odolnost proti korozi s vysokou teplotní pevností
Ropa a plyn	Díly pro ústí vrtů, frakční komponenty	Odolává drsným podmínkám v dole
Automobilový průmysl	Skříně turbodmychadel	Zvládá teplo a plyny z výfuku
Chemické zpracování	Reakční nádoby, potrubí	Odolnost proti korozivním reakcím

Tabulka 5: Přehled použití dílů z Inconelu AM v různých průmyslových odvětvích

Slitiny Inconel vyrábějí lehké, vysoce výkonné komponenty, které nahrazují konvenčně vyráběný hardware, který není schopen splnit požadavky aplikace.

Následné zpracování 3D tištěný díl Inconel

Běžné sekundární operace pro 3D tištěné díly z Inconelu AM:

Proces	Účel	Metoda
Izostatické lisování za tepla	Eliminace vnitřních dutin a zlepšení hustoty	Vysoký tlak, inertní plyn s vysokou teplotou
Tepelné zpracování	Úprava mikrostruktury a finalizace vlastností	Roztokové žíhání, profily stárnutí specifické pro slitinu
Obrábění	Zlepšení rozměrové přesnosti a povrchové úpravy	CNC frézovací/soustružnická centra
Nátěry	Zlepšení odolnosti proti opotřebení, korozi a tepelné odolnosti	Termický nástřik, PVD, CVD povlaky

Tabulka 6: Doporučené techniky dodatečného zpracování pro 3D tištěné díly z Inconelu AM

Téměř všechny díly projdou před použitím HIP a tepelným zpracováním. Dodatečné podpovrchové kontroly, jako je penetrační zkouška nebo CT skeny, rovněž informují o certifikaci. Prodiskutujte protokoly přizpůsobené vaší součásti s dodavateli AM.

Analýza nákladů

Parametr	Typická hodnota
Náklady na prášek z Inconelu	$100-500 za kg
Poměr nákupů a letů	1.5 : 1
Doba realizace	4-8 týdnů pro tištěné díly
Využití tiskárny	50-75%
Příspěvek na dokončování	30 % nákladů na tištěný díl

Tabulka 7: Faktory nákladů na výrobu dílů z Inconelu AM

Významné opětovné použití prášku pomáhá efektivitě nákladů. Dokončovací kroky, jako je obrábění a povlaky, také zvyšují náklady – rozpočet 30 % nebo více nad náklady na tisk v závislosti na složitosti.

Výhody a nevýhody

Výhody

• Odolává mnohem vyšším provozním teplotám než slitiny z nerezové oceli nebo titanu
• Komponenty si zachovávají vysokou pevnost v celém teplotním rozsahu
• Bezprecedentní geometrie chladicích kanálů pro vylepšený přenos tepla
• Tištěné díly, jak jsou vytvořeny, se vyrovnají nebo překonávají mechanické vlastnosti litého Inconelu
• Výrazně lehčí tištěný hardware než tradičně vyráběný
• Poměry buy-to-fly blížící se 100 % s velmi malým množstvím odpadního prášku
• Zkrácené dodací lhůty z digitálních zásob na vyžádání

Nevýhody

• Velmi vysoké náklady na materiál, počínaje přibližně 100 USD za kg prášku
• Nízká produktivita systému kolem 5 kg prášku použitého za den
• Významná optimalizace parametrů vyžadovaná pro nové díly a slitiny
• Rozsáhlé kvalifikační testování požadované pro letectví a jadernou energetiku
• Vysoká úroveň dovedností obsluhy potřebná na specializovaném zařízení AM
• Opětovné použití prášku pouze do 10-20 cyklů před obnovením
• Pórovitost a zbytková napětí vyžadují HIP a dokončovací obrábění

Často kladené otázky

Otázka: Jak velké díly z Inconelu lze 3D tisknout?

A: Nejmodernější systémy pojmou objemy stavby do průměru 1 000 mm a výšky 600 mm. Větší komponenty musí být rozděleny do podsestav. Platformy s více lasery dále rozšiřují velikosti dílů.

Otázka: Vyžaduje tisk Inconelu speciální zařízení nebo vybavení?

A: Inconel se obecně tiskne v komorách s inertním argonovým plynem, spíše než pomocí filtrů nebo vakuových systémů. Jinak se standardní kovové AM stroje používají bez exotických přídavků. Manipulace s jemnými prášky vyžaduje opatrnost bez specifických požadavků na místnost.

Otázka: Jaká dodací lhůta se dá očekávat u objednávek dílů z Inconelu AM?

A: Typické uváděné dodací lhůty se pohybují kolem 4-10 týdnů v závislosti na velikosti dílu, dodatečném zpracování a zvoleném testování. Digitální zásoby zmírňují zpoždění, takže tištěné komponenty se odesílají rychleji než odlitky s nedostatkem dodávek.

Otázka: Která průmyslová odvětví nabízejí nejlepší obchodní příležitosti pro Inconel AM?

A: Letecký, kosmický, petrochemický a jaderný sektor prosazují přijetí výkonných slitin, jako je Inconel. Lékařství také nabízí růst při navrhování certifikovaných implantátů. Standardní díly z nerezové oceli a nástrojové oceli jsou nyní komoditizovány, takže větší zájem získávají exotické slitiny.

Otázka: Umožňuje AM nějaké nové aplikace Inconelu, které dříve nebyly možné?

A: AM usnadňuje dříve nemožné konformní chladicí kanály a duté vnitřní struktury pro zlepšení přenosu tepla ve stísněných prostorech. Díly se také používají na vrcholu raket a satelitů, kde byly tradičně hmotnosti zakázané nebo obrábění nepřístupné. Pokračující výzkum a vývoj dále rozšiřuje budoucí možnosti.

znát více procesů 3D tisku