Titan Ti-64 pro 3D tisk kovů

titan ti-64 pro 3d tisk kovů, zkráceně Ti-64, je titanová slitina pro letecký průmysl, která se široce používá pro kritické aplikace aditivní výroby v letectví, zdravotnictví, automobilovém průmyslu a všeobecném strojírenství. Tato příručka poskytuje technický přehled práškové metalurgie Ti-64 včetně složení, údajů o mechanických vlastnostech, podrobností o AM zpracování, následných úpravách, aplikacích, analýze nákladů, specifikacích výrobků a srovnání s alternativními titanovými třídami.

Přehled titanových ti-64 pro 3d tisk kovů

Slitina titanu Ti-6Al-4V (třída 5) poskytuje optimální rovnováhu mezi pevností, lomovou houževnatostí a odolností proti korozi v kombinaci s prokázanou biokompatibilitou - díky tomu je nejrozšířenějším materiálem pro kritické kovové komponenty vytištěné 3D tiskem v různých průmyslových odvětvích.

Vzhledem k tomu, že se AM rozšiřuje z prototypování na sériovou výrobu leteckých komponentů a implantátů pro pacienty, stal se Ti-64 referenčním práškem, s nímž se porovnávají nové materiály.

Nabízí:

• Vynikající poměr pevnosti a hmotnosti
• Vysoká tvrdost a lomová houževnatost až 550 MPa
• Tažnost pro složité geometrie
• Biokompatibilita a netoxičnost
• Testovaný rodokmen trvající desítky let
• Dostupný dodavatelský řetězec a nákladová efektivita

Pokračujte ve čtení a získejte podrobné technické informace o přístupech práškové metalurgie k výrobě 3D tištěných titanových dílů Ti-64.

Složení a konstrukce slitiny

Slitina titanu Ti-64 se skládá převážně z titanu s příměsí hliníku a vanadu:

Stopové prvky jako uhlík, dusík a vodík jsou minimalizovány, protože zhoršují mechanické vlastnosti. Koncentrace železa a kyslíku jsou rovněž nízké.

Hliník stabilizuje alfa fázi, zatímco vanad po vhodném tepelném zpracování vytváří zpevňující beta sraženiny. Tato dvojí fázová syntéza zajišťuje vynikající výkon.

Klíčové vlastnosti Ti-64

• Pevnost v tahu: 880 MPa
• Pevnost v tahu: 950 MPa
• Prodloužení: 14%
• Tvrdost: 350 Brinell
• Limit únavy: 500 MPa
• Lomová houževnatost: 75 MPa√m
• Pevnost ve smyku: 690 MPa
• Youngův modul: 115 GPa
• Hustota 4,43 g/cc
• Bod tání: 1604°C

Tyto vlastnosti jsou silně závislé na správném tepelném zpracování, o kterém bude pojednáno později. Hodnoty se také mírně liší mezi procesy AM s drátovým a práškovým ložem, což vyžaduje úpravu parametrů.

titan ti-64 pro 3d tisk kovů Výroba

Lékařské a letecké aplikace vyžadují přísnou kontrolu, aby se dosáhlo bezchybných konstrukcí, takže výroba prášků se řídí přísnými specifikacemi:

Významné vlastnosti:

• Sférická morfologie částic s několika satelity
• Sypký prášek bez hrudkování a ulpívání
• Řízené pásmo PSD s většinovým rozložením mezi 15 mikrony a 45 mikrony
• Chemikálie odpovídající třídám ASTM F2924 a F3001
• Konzistentní dávky s údaji o opakovatelnosti ve velkých objemech výroby
• Sledovatelnost dokladů ke zdrojovým odlitkům ingotů

Takto přísná kontrola výroby zajišťuje spolehlivé výtisky bez vad po ověřených úpravách parametrů stroje.

Aplikace titanu ti-64 pro 3d tisk kovů

Biokompatibilita této slitiny a vysoký poměr pevnosti a hmotnosti vyhovují mnoha kritickým aplikacím:

Aerospace

• Konstrukční konzoly, přepážky a díly podvozku
• Lopatky a oběžná kola turbíny
• Součásti interiéru letadla

Lékařské a zubní služby

• Ortopedické implantáty, jako jsou kolenní a kyčelní klouby a páteřní klece.
• Zubní abutmenty a můstky
• Chirurgické nástroje vyžadující sterilizaci

Automobilový průmysl

• Lehké písty, ojnice
• Součásti luxusních a závodních vozů včetně ventilů

Chemické zpracování

• Korozivzdorné díly pro manipulaci s kapalinami, jako jsou trubky, ventily.
• Potravinářské/farmaceutické filtry a pouzdra

3D tisk Ti-64 se také stále více uplatňuje v odvětvích s vysokou přidanou hodnotou, jako je robotika, sportovní zboží a tepelný management elektroniky, kde se využívá svobody návrhu.

Dále se podrobněji seznámíme s oblíbenými technikami tavení v práškovém loži, které se používají ke zpracování této univerzální práškové slitiny pro kritické hotové součásti.

3D tisk kovů pomocí titanového prášku Ti-64

Laserová technologie i technologie práškového lože s elektronovým paprskem natavují Ti-64 na plnou hustotu přes konstrukční desku vrstvu po vrstvě:

Laserová fúze v práškovém loži (L-PBF)

• Selektivní laserové tavení (SLM) a přímé laserové spékání kovů (DMLS)
• Fokusované vláknové lasery s vysokým výkonem Yb nebo Nd:YAG
• Inertní argonová atmosféra s obsahem kyslíku pod 500 ppm
• Optické sledování tavenin v reálném čase

Fúze v práškovém loži s elektronovým svazkem (E-PBF)

• Výkonný elektronový svazek 60 kV až 150 kV ve vakuu
• Ultrarychlé skenování paprsku rychlostí vyšší než 25 000 mm/sec.
• Vysoká produktivita pro menší komponenty
• Snadnější svařování titanu hlubším průvarem

U větších dílů umožňují metody směrovaného nanášení energie (DED) přidávat materiál přes základní struktury. Více přístupů AM umožňuje optimalizovat mechanické vlastnosti a povrchovou úpravu.

Výhody

• Složité geometrie nepodporované při odlévání nebo obrábění
• Zkrácení dodacích lhůt a nižší náklady oproti subtraktivním krokům
• Minimální plýtvání materiálem a poměry nákupu a letu přesahující 90%
• Konzistentní výsledky při dlouhých stavbách po vyladění
• Svoboda designu umožňuje zvýšení výkonu

Pro jejich získání je však nezbytné pečlivé předběžné a následné zpracování.

Kroky před a po zpracování

Dosažení bezchybných sestav zahrnuje integrované protokoly:

Předběžné zpracování

• Testovací matice pro optimalizaci parametrů na vyhrazených strojích
• Sledování podmínek prášku a opětovné použití směšovacích poměrů
• Počáteční tepelné zpracování pro zajištění rovnoměrných vlastností částic
• Pečlivé uložení a orientace dílů na konstrukční desce

Následné zpracování

• Odstraňování dílů z desky pomocí drátové / pásové pily
• Rozsáhlé následné obrábění a dokončovací práce
• Izostatické lisování za tepla (HIP) k odstranění vnitřních dutin
• Solucionizace, stárnutí a stabilizační tepelné úpravy
• Závěrečné validační zkoušky zajištění kvality

Takové komplexní řízení zpracování umožňuje využít plný potenciál aditivní výroby pomocí Ti-64 a nespoléhat se pouze na tiskárny.

Specifikace

Dávky slitiny Ti-64 pro uživatele v lékařství nebo letectví vyžadují certifikaci:

Vlastní prosévání do užších pásů je možné, ale zvyšuje náklady. Odpovídající parametry stroje AM klienta a schválené kontroly kvality zajišťují opakovatelnost výkonu ve všech výrobních úlohách.

titan ti-64 pro 3d tisk kovů Analýza dostupnosti a nákladů

Letecká třída Ti-6Al-4V je oproti standardním třídám Ti cenově výhodnější díky specializovanému tavení, přísnému testování kvality a tvarovému inženýrství prášku:

Náklady zůstávají na vyšší úrovni, ale nadále se zlepšují s tím, jak AM rozšiřuje použití slitiny Ti-64, což umožňuje optimalizaci výroby z hlediska úspor z rozsahu. Malé vzorky pro výzkum a vývoj lze nyní zakoupit bez MOQ, ale výrobní zakázky vyžadují předpovědi objednávek.

Srovnání Ti-64 vs. alternativní slitiny titanu

Zatímco Ti-64 je nejrozšířenější, ostatní třídy nyní soupeří jako alternativní možnosti AM:

Klíčové výhody konvenční technologie Ti-64 jsou:

• Prověřený materiálový rodokmen za více než 30 let
• Hladší povrchová úprava u sestav AM
• Zavedené protokoly tepelného zpracování
• Údaje o přípustných hodnotách pro kvalifikaci návrhu
• Snadno dostupné s konkurenceschopnou nabídkou

Omezení systému Ti-64:

• Nejedná se o titan s absolutně nejvyšší pevností
• Náchylné k tepelné oxidaci bez kontroly
• Vyžaduje rozsáhlé izostatické lisování za tepla (HIP)

Každý z popsaných kompromisů tak napomáhá výběru optimalizovaných tříd podle požadavků aplikace.

Souhrn

Aditivní výroba dává konstruktérům nebývalou svobodu při navrhování vysoce výkonných titanových komponent Ti-64, která je nesrovnatelná se staršími technikami. Díky kombinaci vznikajících digitálních možností s rozsáhlými materiálovými daty ověřenými během více než 30 let realizace v leteckém a lékařském průmyslu mohou inženýři nasadit nové inovativní 3D tištěné geometrie využívající výhod Ti-64 se sníženým kvalifikačním rizikem. Pro využití plného potenciálu této univerzální vysokopevnostní slitiny však stále zůstávají zásadní pečlivé kontroly při výrobě prášku, manipulaci se skladem, zpracování kovů AM a následných úpravách.

znát více procesů 3D tisku