Prášek pro selektivní laserové tavení: Kompletní průvodce
Obsah
Selektivní laserové tavení (SLM) je aditivní výroba nebo technika 3D tisku, která využívá laser k tavení kovového prášku do pevného dílu vrstvu po vrstvě. Vlastnosti výsledného dílu jsou určeny vlastnostmi použitého kovového prášku. Tento článek poskytuje ucelený přehled prášků SLM zahrnující složení, vlastnosti, aplikace, specifikace, ceny, výhody a nevýhody a další informace.
Přehled selektivního laserového tavení prášku
Prášek ze selektivního laserového tavení, známý také jako prášek SLM, je surovina používaná v procesu aditivní výroby SLM. SLM využívá vysoce výkonný laser k tavení a spojování práškových kovových slitin do plně hustých 3D dílů.
Prášky SLM jsou jemné kovové prášky, jejichž velikost se obvykle pohybuje od 15 do 45 mikronů. Nejběžnějšími prášky SLM jsou slitiny na bázi hliníku, titanu, niklu, kobaltu a nerezové oceli. Složení a distribuce velikosti částic prášku určuje vlastnosti dílů tištěných selektivním laserovým tavením.
Výběr správného prášku pro SLM je rozhodující pro výrobu vysoce kvalitních dílů s požadovanými mechanickými vlastnostmi, přesností, povrchovou úpravou a mikrostrukturou. Tento průvodce poskytuje podrobné informace o různých typech SLM prášků, jejich aplikacích, specifikacích, cenách, výhodách a nevýhodách a předních světových dodavatelích.
Hlavní vlastnosti prášků SLM
- Velmi jemný prášek o velikosti od 15 do 45 mikronů pro přesné laserové tavení.
- Sférická morfologie pro sypkost prášku
- Chemicky čisté složení pro minimalizaci vad
- Řízená distribuce velikosti částic zabraňuje segregaci
- Metoda výroby rozprašováním inertního plynu
- Legující přísady pro zlepšení vlastností
- Může obsahovat patentované povlaky pro zlepšení toku a tání.
Tabulka 1: Typy prášků pro selektivní laserové tavení
Typ prášku | Běžné slitiny | Charakteristika |
---|---|---|
Hliník | AlSi10Mg, AlSi12, AlSi7Mg0,6 | Nízká hustota, dobrá tepelná vodivost |
Titan | Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, TiAl | Vysoká pevnost, biokompatibilita |
Nikl | Inconel 718, Inconel 625 | Odolnost proti teplu a korozi |
Kobalt Chrome | CoCr, CoCrMo | Biokompatibilní, vysoká tvrdost |
Nástrojová ocel | H13, maraging steel | Vysoká tvrdost, odolnost proti opotřebení |
Nerezová ocel | 316L, 17-4PH, 420 | Odolnost proti korozi, vysoká pevnost |
Složení prášků SLM
Prášky SLM jsou sférické kovové prášky vyrobené z různých slitin pomocí plynové atomizace. Složení určuje materiálové vlastnosti tištěných dílů.
Tabulka 2: Složení běžných práškových slitin pro SLM
Slitina | Typické složení |
---|---|
AlSi 10Mg | 90% Al, 10% Si, 0,5% Mg |
Ti6Al4V | 90% Ti, 6% Al, 4% V |
Inconel 718 | 50% Ni, 19% Cr, 18% Fe, 5% Nb |
CoCrMo | 60% Co, 30% Cr, 7% Mo |
Nerezová ocel 316L | 70% Fe, 17% Cr, 12% Ni, 2% Mo |
Mezi hlavní legující prvky v prášcích SLM patří:
- Hliník - snižuje bod tání, zvyšuje tepelnou vodivost
- Křemík - zlepšuje tekutost a svařitelnost
- Hořčík - posilující látka
- Titan - biokompatibilní, vysoká pevnost
- Hliník - Alfa a beta stabilizátor ve slitinách titanu
- Vanad - Beta stabilizátor ve slitinách titanu
- Nikl - odolnost proti korozi, tažnost
- Chrom - odolnost proti oxidaci a korozi
- Železo - přispívá k pevnosti superslitin
- Niob - zpevňující prvek v superslitinách
- Molybden - zpevnění pevného roztoku v superslitinách
- Kobalt - zvyšuje pevnost při vysokých teplotách
Stopové nečistoty jsou minimalizovány, aby se snížilo množství defektů v součástkách vytištěných metodou SLM.
Vlastnosti prášků SLM
Vlastnosti prášků SLM přímo ovlivňují vlastnosti 3D tištěných dílů. Mezi požadované vlastnosti patří dobrá tekutost, vysoká čistota a optimalizovaná distribuce velikosti částic.
Tabulka 3: Klíčové vlastnosti prášků SLM
Vlastnictví | Typický rozsah | Význam |
---|---|---|
Velikost částic | 15 - 45 mikronů | Přesnost detailů, rozlišení |
Tvar částic | Sférické | Zlepšuje průtočnost |
Tekutost | Vynikající | Zabraňuje aglomeraci prášku |
Zdánlivá hustota | Teoretická hustota nad 50% | Zlepšuje absorpci laseru, zhušťování |
Hustota poklepání | Teoretická hustota až 65% | Údaj o tekutosti, hustotě balení |
Zbytkový kyslík | <0,1 wt% | Zabraňuje oxidačním vadám |
Zbytkový dusík | <0,04 wt% | Zabraňuje vzniku nitridových inkluzí |
Zbytkový uhlík | <0,03 wt% | Zabraňuje vzniku karbidových sraženin |
Prášky SLM se navíc vyznačují optimalizovanou distribucí velikosti částic v úzkém rozsahu, aby se zabránilo problémům se segregací. Většina prášků pro SLM má hodnoty D10 a D90 v rozmezí 10 až 20 mikronů.
Vlastnosti prášku SLM, jako je hustota práškového lože, tekutost, roztíratelnost a recyklovatelnost, určují kvalitu vytištěných dílů. Prášky jsou navrženy tak, aby tyto faktory vyvážily.
Aplikace prášků SLM
Prášky SLM se používají k tisku funkčních kovových dílů v různých průmyslových odvětvích:
Tabulka 4: Aplikace prášků pro selektivní laserové tavení
Průmysl | Běžné aplikace | Typické použité materiály |
---|---|---|
Aerospace | Lopatky turbín, trysky raket | Inconel, titan |
Automobilový průmysl | Odlehčování dílů, zakázkové geometrie | Hliník, nástrojová ocel |
Lékařský | Zubní náhrady, implantáty, chirurgické nástroje | Titan, kobaltový chrom |
Obecné strojírenství | Rychlé prototypy, nástroje, díly pro konečné použití | Nerezová ocel, nástrojová ocel |
Mezi hlavní výhody SLM pro výrobu dílů patří:
- Možnost vytvářet složité geometrie, které nejsou možné při odlévání nebo obrábění.
- Dílce na zakázku bez nutnosti tvrdého obrábění
- Snížení hmotnosti díky optimalizaci konstrukce pro funkci
- Konsolidace sestav do jednotlivých dílů
- Rychlá doba od návrhu po díl
SLM je vhodná pro nízko až středně velkou sériovou výrobu kovových komponentů pro konečné použití v různých průmyslových odvětvích.
Specifikace prášků SLM
Prášky SLM musí splňovat přísné specifikace, pokud jde o složení, distribuci velikosti částic, morfologii, tokové charakteristiky, zdánlivou hustotu, úroveň znečištění a mikrostrukturu.
Tabulka 5: Typické specifikace prášků pro selektivní laserové tavení
Parametr | Typická specifikace | Zkušební metoda |
---|---|---|
Složení prášku | V mezích specifikace slitiny | Chemická analýza ICP-OES |
Velikost částic | D10: 10-25 μm <br> D50: 20-35 μm <br> D90: 30-45 μm | Difrakce laseru |
Tvar částic | >80% sférický, minimální počet satelitů | Zobrazování pomocí SEM |
Zdánlivá hustota | >50% teoretické hustoty slitiny | Hallův průtokoměr |
Hustota poklepání | Teoretická hustota až 65% | Tester hustoty odboček |
Tekutost | Úhel sklonu <30° | Hallův průtokoměr |
Zbytkový kyslík | <0,1 wt% | Analýza fúze inertních plynů |
Zbytkový dusík | <0,04 wt% | Analýza fúze inertních plynů |
Zbytkový uhlík | <0,03 wt% | Infračervená detekce spalování |
Přední dodavatelé prášků pro SLM mají vlastní zařízení pro charakterizaci prášků, aby zajistili splnění těchto parametrů u každé šarže prášku před dodáním zákazníkům.
Ceny prášků pro selektivní laserové tavení
Cena prášků pro SLM závisí na složení slitiny, kvalitě, dodavateli, nákupním množství a zeměpisné oblasti. Níže jsou uvedeny některé typické ceny prášků:
Tabulka 6: Orientační cenové rozpětí pro oblíbené práškové slitiny SLM
Slitina | Cena za kg |
---|---|
Slitina hliníku AlSi10Mg | $50 – $120 |
Slitina titanu Ti6Al4V | $350 – $600 |
Inconel 718 | $150 – $250 |
Nerezová ocel 316L | $50 – $100 |
Kobaltový chrom | $110 – $250 |
Nejvyšší ceny jsou u reaktivních slitin, jako je titan, a nejnižší u komoditních slitin, jako je hliník a nerezová ocel. Letecké a kosmické třídy jsou dražší než běžné slitiny. Dodavatelé prášků SLM poskytují slevy při hromadném nákupu.
Celkově tvoří náklady na materiál 15-30% celkových nákladů na díl u AM kovů. Hlavní podíl na těchto materiálových nákladech má samotný prášek. Optimalizace opětovného použití netaveného prášku pomáhá snížit průměrné náklady na díl.
Přední dodavatelé prášků SLM
Mnoho společností nabízí kovové prášky atomizované plynem speciálně navržené pro aditivní výrobu SLM. Mezi přední světové dodavatele patří:
Tabulka 7: Hlavní dodavatelé prášků pro selektivní laserové tavení
Společnost | Sídlo | Klíčové slitiny |
---|---|---|
AP&C | Kanada | slitiny Ti, Al, Co |
Přísada pro tesaře | USA | slitiny Ti, Al, Co, Cu |
EOS | Německo | slitiny Ti, Al, Ni |
Sandvik Osprey | Spojené království | Ti, Al, Ni, nerez, nástrojová ocel |
Řešení SLM | Německo | slitiny Ti, Al, Ni, Co |
Linde | Německo | Ti, Al, nerez, nástrojová ocel |
Praxair | USA | Slitiny Ti, Co, Ni |
Technologie LPW | Spojené království | Ti, Al, CoCr, Inconel |
Tyto společnosti investovaly do technologie atomizace a pokročilé charakterizace, aby zajistily, že prášky SLM splňují přísné požadavky na 3D tisk vysoce kvalitních dílů. Nabízejí širokou škálu možností materiálů přizpůsobených pro SLM.
Výhody a nevýhody prášků SLM
Tabulka 8: Výhody a omezení prášků pro selektivní laserové tavení
Klady | Nevýhody |
---|---|
Velmi jemná velikost pro vysoké rozlišení | Omezené možnosti slitin ve srovnání s odléváním/obráběním |
Dobré průtokové vlastnosti | Reaktivní slitiny jako Ti náchylné ke kontaminaci |
Sférická morfologie s několika satelity | Citlivost na vlhkost vyžaduje opatrné zacházení |
Chemicky čisté, aby se minimalizovaly vady | Kovové prášky představují zdravotní rizika |
Řízená distribuce velikosti částic | Vyšší náklady než u standardních prášků |
Vlastní slitiny určené pro SLM | Omezený počet dodavatelů a dostupnost některých slitin |
Rozprašování inertním plynem zabraňuje oxidaci | Nespotřebovaný prášek se musí znovu použít, nikoli zlikvidovat. |
Klady
- Jemnost 15-45 mikronů prášků SLM umožňuje tisknout s velmi vysokým rozlišením a s malými prvky.
- Sférický tvar částic a dobrá sypkost zabraňují shlukování prášku a problémům s podáváním během tisku.
- Vysoká chemická čistota minimalizuje vady, jako jsou inkluze a dutiny v tištěných dílech.
- Rozložení velikosti částic je optimalizováno tak, aby se zabránilo segregaci a zajistilo homogenní tavení.
- Specializovaní dodavatelé navrhují slitiny na míru se složením přizpůsobeným pro aplikace SLM.
- Rozprašování inertním plynem zabraňuje oxidaci prášku.
Nevýhody
- Ve srovnání s tradičními výrobními metodami je pro SLM méně zavedených slitin.
- Reaktivní slitiny, jako je titan, vyžadují speciální zacházení, aby se zabránilo kontaminaci, což zvyšuje náklady.
- Jako jemné prášky jsou materiály SLM citlivé na absorpci vlhkosti během skladování a manipulace.
- Kovové prášky představují rizika, jako jsou výbuchy prachu a zdravotní rizika, která vyžadují bezpečnostní opatření.
- SLM slitiny jsou kvůli specializovanému výrobnímu procesu podstatně dražší než standardní práškové třídy.
- Některé slitiny mají velmi málo dodavatelů, což omezuje dostupnost a kvalitu materiálu.
- Netavený prášek nelze jednoduše vyhodit a musí být znovu použit z důvodu udržitelnosti a nákladů.
Jak vybrat prášek SLM
Výběr optimálního prášku SLM pro danou aplikaci vyžaduje zvážení takových faktorů, jako jsou:
- Funkce části - Mechanické požadavky, namáhání, provozní podmínky
- Vlastnosti slitiny - Pevnost, tvrdost, tažnost, tepelná odolnost
- Potřeby následného zpracování - Reakce na tepelné zpracování, obrobitelnost
- Procesní faktory - Hustota práškového lože, absorpce laseru, tekutost
- Úvahy o nákladech - Důsledky pro cenu materiálu a vybavení
Výběr slitiny se řídí především funkcí dílu. Kritické vysoce namáhané díly vyžadují prášky, které mohou dosáhnout maximální hustoty a mechanických vlastností. Méně kritické prototypové aplikace umožňují větší flexibilitu.
Na prášku závisí také procesní faktory, jako je rychlost tisku, dosažitelná přesnost a kvalita povrchu. Srovnávací testování kandidátských materiálů na skutečných tiskárnách určí nejlepší variantu.
Klíčovou roli hrají náklady. Slitiny s vyšším výkonem pro letecké a kosmické aplikace jsou mnohem dražší než běžné třídy. Unikátní slitiny mohou být k dispozici pouze od jediného dodavatele.
Důkladné vyhodnocení požadavků na aplikaci v porovnání s možnostmi materiálu a náklady vede k optimálnímu výběru prášku SLM.
Jak skladovat prášek SLM a jak s ním zacházet
Pečlivá manipulace s prášky SLM a jejich skladování jsou zásadní pro zabránění degradace materiálu a zajištění vysoké kvality vytištěných dílů:
- Neotevřené nádoby skladujte na chladném a suchém místě mimo dosah slunečního záření a vlhkosti. Vyhněte se nadměrnému teplu.
- Nádoby s práškem otevírejte pouze v inertní rukavičkové komoře s obsahem kyslíku pod 10 ppm, abyste zabránili oxidaci.
- Prášky přenášejte v rukavicovém boxu s řádným uzemněním, abyste zabránili hromadění statické elektřiny. Používejte nitrilové rukavice.
- Nádoby během skladování pevně uzavřete. Používejte pouze originální obaly, nikoli plastové sáčky.
- Pro velké objemy skladujte prášek ve strojích s integrovaným systémem inertního plynu.
- Před opětovným použitím prosejte prášek přes síta doporučené velikosti, abyste rozbili aglomeráty a odstranili nečistoty.
- V případě potřeby použijte sušičky prášku a vakuové termické odplyňovače ke snížení vlhkosti.
- Při likvidaci použitého prášku jej navlhčete vodou, abyste zabránili nebezpečí polétavého prachu, a zlikvidujte jej jako nebezpečný odpad.
- Dodržujte všechna bezpečnostní opatření pro manipulaci s jemnými kovovými prášky včetně osobních ochranných pomůcek a prevence výbuchu.
Správná správa prášku udržuje konzistenci mezi jednotlivými tiskovými cykly a umožňuje opakované použití až 80-90% netaveného prášku. Tím se maximalizuje výtěžnost a zároveň minimalizují náklady na suroviny.
Nejčastější dotazy k práškovému selektivnímu laserovému tavení
Otázka: Jaký je typický rozsah velikosti částic pro prášky SLM?
Odpověď: Většina prášků SLM má velikost mezi 15-45 mikrony, přičemž většina částic je v rozmezí 20-35 mikronů. Jemnější prášky zlepšují rozlišení, zatímco větší velikosti zhoršují detaily a přesnost.
Otázka: Jak se prášky SLM vyrábějí?
Odpověď: Prášky SLM se vyrábějí atomizací inertním plynem, při níž se proud roztavené slitiny rozbije na kapičky, které ztuhnou na kulovité částice. Tím se zabrání oxidaci prášku.
Otázka: Co se rozumí pod pojmy "zdánlivá hustota" a "kohoutková hustota" prášku?
Odpověď: Zdánlivá hustota je objemová hustota měřená za normálních podmínek. Hustota po poklepu je zvýšená hustota dosažená po mechanickém poklepání na vzorek prášku za účelem jeho zhutnění. Vyšší hustota zlepšuje vlastnosti práškového lože.
Otázka: Proč jsou pro prášky SLM důležité tokové vlastnosti?
Odpověď: Dobrý tok a roztíratelnost prášku zajišťují rovnoměrné vrstvy pro konzistentní tavení a zabraňují problémům s agregací. Sférické částice zlepšují tok ve srovnání s nepravidelnými tvary.
Otázka: Jak se prášky SLM po tisku znovu používají?
Odpověď: Netavený prášek se prosévá, aby se rozbily aglomeráty, suší se ve vakuu, aby se snížila vlhkost, a před dalším použitím se smíchá s čerstvým práškem. To umožňuje recyklaci v míře vyšší než 80%.
Otázka: Jaká bezpečnostní opatření jsou nutná při manipulaci s prášky SLM?
Odpověď: Kovové prášky představují nebezpečí výbuchu, požáru a ohrožení zdraví. Používejte vhodné osobní ochranné prostředky, odpovídající ventilaci, řádné uzemnění a rukavice s inertním plynem. Nikdy nesypte prášek na volném prostranství.
Sdílet na
Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem
MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.
Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!
Související články
Sférický prášek ze slitiny železa a niklu Invar 36: bezkonkurenční stabilita v extrémních podmínkách
Přečtěte si více "
Listopad 23, 2024
Žádné komentáře
Sférický disilicid molybdenu v prášku: spolehlivé řešení pro extrémní tepelná prostředí
Přečtěte si více "
Listopad 23, 2024
Žádné komentáře
O Met3DP
Přehrát video
Nedávná aktualizace
Náš produkt
KONTAKTUJTE NÁS
Nějaké otázky? Pošlete nám zprávu hned teď! Po obdržení vaší zprávy obsloužíme vaši žádost s celým týmem.
Kovové prášky pro 3D tisk a aditivní výrobu
SPOLEČNOST
PRODUKT
kontaktní informace
- Město Qingdao, Shandong, Čína
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731