titanové prášky pro aditivní výrobu

Obsah

Díky výjimečnému poměru pevnosti a hmotnosti, odolnosti proti korozi a biokompatibilitě je titan vysoce ceněným materiálem pro aditivní výrobu v leteckém, lékařském, automobilovém a průmyslovém průmyslu. Tento přehled se zabývá různými titanovými prášky, jejich odpovídajícími vlastnostmi, úpravami po zpracování, předními světovými dodavateli a příklady použití podle odvětví.

Přehled o titanové prášky

Díky svým klíčovým vlastnostem je titan ideálním materiálem pro procesy AM založené na fúzi v práškovém loži a usměrněné energetické depozici:

  • Vysoká pevnost - často převyšuje pevnost žíhaného titanu a zároveň se vyrovná pevnosti Ti-6Al-4V.
  • Nízká hustota - vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, snížená hmotnost tištěného dílu
  • Odolnost proti korozi - ochranný povrchový oxidový štít
  • Biokompatibilita - vhodné pro zdravotnické prostředky a implantáty
  • Možnost legování - přizpůsobení vlastností, jako je pevnost a tvrdost
  • nákladová efektivita - nižší odpad materiálu oproti obrábění z bloků
  • Poměr nákup/let přesahuje 90%+ - optimalizované konstrukce šetří hmotnost a materiál

Ve spojení s volností konstrukce, kterou AM umožňuje, otevírá titan nové možnosti využití.

titanové prášky

Možnosti prášku ze slitiny titanu pro AM

Mezi oblíbené titanové slitiny, které se dnes využívají, patří komerčně čisté druhy, alfa a alfa-beta slitiny a nové patentované druhy, jako je titan 6242.

Běžné složení titanové slitiny

SlitinaAl%V%Fe%O%Další
CP Ti třída 1≤ 0.20≤ 0.18
CP Ti stupeň 2≤ 0.30≤ 0.25
Ti-6Al-4V5.5-6.53.5-4.5≤ 0.25≤ 0.13
Ti 62425.8-6.8≤ 0.30≤ 0.20Mo, Zr

Stopové množství kyslíku, dusíku a uhlíku je přísně omezeno, aby bylo zajištěno optimální zpracování AM a mechanické vlastnosti.

Specifikace pro titanové prášky

Pro husté komponenty AM bez vad je zapotřebí vysoce čistý, sférický titanový prášek s kontrolovanou distribucí velikosti částic.

Distribuce velikosti částic titanového prášku

MěřeníSpecifikace
Rozsah velikostí15 - 45 μm
Průměrná velikost částic25-35 μm
Tvar částicePřevážně sférické

Sféricita podporuje roztíratelnost prášku. Řízená distribuce zabraňuje problémům se segregací při aplikaci a recyklovatelnosti.

Postprocesy následného zpracování titanových dílů AM

Mezi běžné možnosti následné úpravy aditivně vyráběných titanových součástí patří:

Metody následného zpracování

Odstraňování stresu

Nízkoteplotní stárnutí eliminuje zbytková napětí z procesu výroby, čímž se předchází případným deformacím a prasklinám.

Povrchová úprava

Zlepšuje povrchovou úpravu pro přesné rozměry, přerušuje ostré hrany nebo zlepšuje estetický vzhled.

Izostatické lisování za tepla

Současným působením zvýšené teploty a izostatického tlaku zhutňuje jakoukoli vnitřní pórovitost. Vyžaduje se pro dynamické aplikace pro konečné použití.

Tepelné zpracování

Mění mikrostrukturu Ti-6Al-4V a dalších titanových slitin a zlepšuje mechanické vlastnosti, jako je tažnost a únavová životnost.

Obrábění

Přináší vysoce přesné rozměry a povrchovou úpravu ložiskových a těsnicích ploch u dílů AM téměř síťového tvaru.

Aditivní výrobní techniky pro titanový prášek

Moderní kovový 3D tisk využívá ke konstrukci složitých součástí mikrosvařování jemného titanu. Mezi dva běžné přístupy patří:

Srovnání možností procesu AM titanu

MetodaPopisVýhodyOmezení
Powder Bed FusionLaser nebo elektronický paprsek selektivně taví oblasti práškového lože podle digitálního modelu.Výjimečné geometrické možnosti a všestrannost materiálu vhodného pro konečné funkční titanové komponentyPomalejší rychlost sestavování než u DED; omezení velikosti lůžka stroje
Řízená depozice energieSoustředěný zdroj tepla taví kovový prášek ve sprejové trysceMožnost větších komponentů; kumulativní zastavěná plocha. Ideální pro opravy a nátěry.horší povrchová úprava; vyšší pórovitost - vyžaduje rozsáhlé následné zpracování

Laserové metody jsou v současné době nejrozšířenější pro tisk vysoce čistých titanových slitin díky přesnosti a výkonnosti materiálu.

Aplikace z titanové prášky

Díky výhodám titanového materiálu, jako je vysoký mechanický výkon na jednotku hmotnosti v kombinaci s volností designu AM, jsou aplikace následující:

Průmyslová odvětví využívající titanové díly AM

Aerospace - držáky motorů, součásti dronů, součásti satelitů

Lékařské a zubní služby - implantáty, protézy, chirurgické nástroje

Automobilový průmysl - vybavení pro motorové sporty, držáky na zakázku

Ropa a plyn - hlubokomořské nástroje, ventily a čerpadla

Výroba elektřiny - lehká oběžná kola, lopatky turbín.

Nové konstrukční slitiny, jako je Ti-6242, posouvají možnosti titanu v odvětvích s vysokým růstem ještě dále.

Přední dodavatelé titanových tiskových prášků

Mezi hlavní výrobce sférických titanových prášků pro spolehlivé procesy AM patří:

Výrobci titanového prášku

SpolečnostSpolečné známkyCena/Kg
AP&CTi-6Al-4V, Ti-6242, třída 2, 23$50 – $350
Skupina LindeTi-6Al-4V, třída 2, 23, 5$200 – $600
Kovový prášek WolframTi-6Al-4V, třída 5$100 – $500
SandvikTi-6Al-4V$120 – $310

Ceny výrazně závisí na standardech čistoty, parametrech velikosti prášku, certifikované chemii a objemu nákupu.

FAQ

Jaká třída titanové slitiny je nejlepší pro lékařské nebo zubní díly AM?

Titan lékařské třídy 5 s přísnou kontrolou chemického složení se doporučuje pro aplikace bioinertních implantátů, které vyžadují optimální biokompatibilitu a vysokou únavovou odolnost.

Proč je nízký obsah kyslíku pro titanové tiskové prášky kritický?

Vysoký obsah kyslíku vede k nadbytku oxidů titanu, které snižují schopnost tavení, tažnost, únavovou životnost a mechanické vlastnosti. Obsah kyslíku je omezen tak, aby zůstal pod úrovní 0,18-0,2%.

Jakým slitinám titanu nejvíce prospívá následné zpracování?

Výrazné dvojí tepelné zpracování Ti-6Al-4V zvyšuje pevnost v tahu a zároveň zlepšuje tažnost. Titan třídy 2 dosahuje nejvyšších přírůstků v tahu díky žíhání s následnou reakcí na stárnutí.

Je u titanových dílů AM nutná povrchová úprava?

Některé aplikace vyžadují rozměrovou přesnost, tribologické, estetické nebo inaktivační potřeby, které se nejlépe řeší vylepšením povrchu - včetně přesného CNC obrábění, broušení/leštění, elektroerozivního obrábění, kuličkování, eloxování, plazmové elektrolytické oxidace atd.

Jak by měli být dodavatelé hodnoceni pro objednávky tisku titanového prášku?

Mezi přední kritické vlastnosti, které výrobci přísad a konstruktéři využívají při výběru dodavatelů titanového prášku, patří kromě rozumné ceny také: sférická morfologie, přísná kontrola distribuce velikosti částic, extrémně nízký obsah plynných nečistot (zejména kyslíku a dusíku), sledovatelnost šarží prostřednictvím přísného systému řízení kvality, pohotové technické znalosti, dostupnost vzorků a certifikace prokazující standardizované interní zkušební protokoly.

znát více procesů 3D tisku

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

Získejte Metal3DP
Produktová brožura

Získejte nejnovější produkty a ceník