Prášek ze slitiny niklu HX

Kvalifikace a tisk

Kvalifikace nových materiálů, jako je prášek ze slitiny niklu HX, pro aditivní výrobu zahrnuje rozsáhlou charakterizaci a vývoj procesů:

Kvalifikace prášku ze slitiny niklu HX

• Chemická analýza - potvrzení shody složení se specifikací pomocí mokré chemie nebo OES
• Distribuce velikosti částic - Ověření sféricity a velikostních parametrů prášku pomocí laserové difrakce
• Měření zdánlivé hustoty a průtoku - kontrola vhodnosti pro roztírání prášku pomocí Hallova průtokoměru podle normy ASTM B213.
• Posouzení vnitřní pórovitosti - Analýza rovnoměrnosti hustoty a vnitřních defektů pomocí mikroCT skenů.
• Charakterizace mikrostruktury - použití SEM a EDS k vyhodnocení rovnoměrnosti slitiny, precipitace a defektů.
• Vývoj procesních parametrů - optimalizace výkonu laseru, rychlosti, rozteče šraf pro hustotu >99,5% pomocí zkušebních kostek
• Mechanické zkoušky - provedení tahových zkoušek, zkoušek únavy, lomové houževnatosti a creepu na zkušebních dílech AM a jejich porovnání s vlastnostmi tvářených dílů.
• Nedestruktivní hodnocení - použití technik, jako je zkouška barvivem, k identifikaci povrchových/podpovrchových vad.
• Korozní zkoušky - vyhodnocení rychlosti koroze v příslušných prostředích pomocí ponorných zkoušek nebo norem ASTM.
• Následné zpracování - studium vlivu izostatického lisování za tepla (HIP) a tepelného zpracování na vlastnosti.
• Demonstrace aplikací - výroba skutečných prototypů součástí a měření funkční výkonnosti v porovnání s cíli návrhu.

Toto rozsáhlé testování ověřuje kvalitu práškové slitiny a její vhodnost pro tisk aplikačních komponent splňujících požadované vlastnosti.

Pokyny k parametrům tisku

Typické parametry tisku prášku ze slitiny niklu HX na systému SLM 125HL od společnosti SLM Solutions:

Parametry se liší v závislosti na faktorech, jako jsou požadované vlastnosti, kvalita povrchu, priority rychlosti vytváření a možnosti systému AM. Sady parametrů se průběžně zpřesňují pomocí přísných přístupů DOE, aby se rozšířila tisknutelná geometrie a rozsah vlastností.

Následné zpracování

Mezi běžné kroky následného zpracování aditivně vyráběných dílů ze slitiny niklu HX patří:

• Vyjmutí ze stavební desky - Drátové elektroerozivní obrábění nebo řezání pásovou pilou pro odstranění dílů z desky
• Odstranění podpory - Opatrně odstraňte automaticky generované podpěry mechanicky nebo pomocí elektroerozivního obrábění.
• Úleva od stresu - Rovnoměrné zahřívání součásti na 620 °C po dobu 1-2 hodin, aby se uvolnila zbytková napětí.
• Izostatické lisování za tepla - HIP při 1160 °C/100-200 MPa po dobu 4 hodin pro odstranění vnitřní pórovitosti >98% hustota
• Povrchová úprava - Obrábění abrazivním tokem a tryskání médii zlepšuje kvalitu povrchu
• Měření rozměrů - Potvrzení kritických rozměrů pomocí kontroly na souřadnicovém měřicím stroji a skenování geometrické přesnosti.
• Testování pomocí barvivových penetrantů - Kontrola vad povrchu, které je třeba opravit, pomocí fluorescenčních nebo viditelných penetračních barviv.
• Tepelné zpracování - Úprava roztokem 1120 °C, rychlé ochlazení vzduchem + zrání 720 °C/16 hodin pro dosažení požadovaných vlastností

Vzhledem ke geometrické složitosti aditivně vyráběných dílů s použitím prášku ze slitiny niklu HX je automatizace operací následného zpracování klíčová.

Pečlivý návrh a podpůrné strategie jsou důležité také během předběžného zpracování, aby se zvýšila účinnost následného zpracování. Pravidelná kontrola by měla ověřit, zda jsou splněny všechny požadavky na konstrukci a certifikaci.

Aplikace a případové studie

Niklová slitina HX se používá v náročných aplikačních oblastech:

Aerospace

• Spalovací plechovky - 40% se sníženou hmotností, zvládá o 100 °C vyšší teploty
• Komerční pouzdro tryskového odvzdušňovacího ventilu - Integrované chladicí kanály, optimalizovaný průtok kapaliny
• Družicové tryskové komory - vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, opakovaně použitelné

Ropa a plyn

• Tělesa ventilů pro kyselé plyny - korozivzdorná slitina niklu odolává prostředí H2S
• Součásti pojistného ventilu - Odolává teplotám 150 °C a erozi
• Oběžné kolo čerpadla na moři - Lehké, účinné přenášení kapaliny pod mořskou vodou

Automobilový průmysl

• Kompresorové kolo turbodmychadla - možnost vysokých otáček až do 110 000 otáček za minutu
• Regulační ventil výfukových plynů - zvládá teploty výfukových plynů až 1050 °C
• Koruna pístu - konformní chladicí kanály umožňují vyšší hustotu výkonu motoru

Průmyslový

• Tryska pro kontinuální lití - zařízení pro vysokoteplotní proudění kapaliny zvyšuje produktivitu ocelárny
• Nástroje pro vytlačovací lisy - Vyšší odolnost a dvojnásobná životnost
• Topné těleso tiskového stroje - Integrovaný obvod ze slitiny niklu zvládá teploty 700 °C

Tyto příklady použití ukazují potenciál niklové slitiny HX posouvat hranice výkonnosti v různých průmyslových odvětvích prostřednictvím aditivních technik. Širší dostupnost údajů o parametrech a demonstrací povede k dalšímu rozšíření zavádění.

Nejčastější dotazy

Otázka: Jaké jsou hlavní výhody slitiny niklu HX oproti běžným materiálům?

Niklová slitina HX poskytuje výjimečnou kombinaci vysoké pevnosti až do 1095 °C spolu s houževnatostí a odolností proti korozi, které nelze dosáhnout u běžných slitin. Možnost aditivní výroby umožňuje konstrukce, které nejsou možné subtraktivními technikami.

Otázka: Jaké tepelné zpracování se používá pro díly z niklové slitiny HX AM?

Zpracování roztokem při 1120 °C a následné stárnutí při 720 °C po dobu 16 hodin umožňuje dosáhnout vynikající rovnováhy mezi pevností (>150 ksi UTS) a tažností (>16% El.). HIP se aplikuje po stavbě a před tepelným zpracováním.

Otázka: Jaký proces AM je ideální pro prášek ze slitiny niklu HX?

Selektivní laserové tavení (SLM) je pro niklovou slitinu HX vhodnější než tavení elektronovým svazkem, aby bylo možné lépe kontrolovat tepelná napětí a praskání. SLM umožňuje vyšší hustotu a zároveň kontrolu směrových vlastností.

Otázka: Která odvětví nabízejí nejlepší příležitosti pro zavedení niklové slitiny HX AM?

Letecký, ropný a plynárenský průmysl, automobilový průmysl a průmyslové tepelné zpracování využívají niklovou slitinu HX pro komponenty vyžadující tepelnou stabilitu, pevnost a korozní vlastnosti.

Otázka: Vyžaduje niklová slitina HX nějaká zvláštní opatření pro manipulaci s práškem nebo jeho skladování?

Prášky ze slitin niklu nejsou nebezpečné, ačkoli je třeba přijmout opatření pro ochranu dýchacích cest a proti výbuchu, stejně jako u všech jemných kovových prášků. Argonové inertní skladování s kontrolou vlhkosti zachovává dlouhodobou použitelnost.