Poudre d'Hastelloy X pour la fabrication additive (impression 3D)

Post-traitement de pièces en Hastelloy X fabriquées de manière additive

Après l'impression, les pièces en Hastelloy X doivent subir les étapes de post-traitement suivantes avant d'être mises en service :

Suppression du support

• Les supports sacrificiels sont détachés par électroérosion à fil ou par dissolution chimique lorsqu'ils sont accessibles.

Déstressant

• Pour éliminer les contraintes résiduelles dues à l'accumulation de couches, chauffer doucement sous vide ou sous gaz inerte à une température comprise entre 760 et 980 °C pendant 1 à 2 heures.

Pressage isostatique à chaud

• HIP l'ensemble de l'impression à une température de 1120°C et une pression de 100-200 MPa pendant 3-6 heures pour fermer les vides internes et la microporosité.

Traitement thermique

• Le recuit de mise en solution entre 1150 et 1210°C assure une microstructure équilibrée et la dureté souhaitée.

Traitement de surface

• Les traitements de surface supplémentaires comprennent le meulage, le fraisage, le polissage et le grenaillage de précontrainte afin d'obtenir la rugosité et la finition de surface requises.

Tests de qualité

• Contrôler la conformité des pièces aux spécifications relatives aux dimensions, à l'intégrité des matériaux, à la microstructure et aux propriétés mécaniques, conformément aux normes applicables. Effectuer un balayage par couches.

Guide de l'acheteur - Imprimantes 3D à lit de poudre Hastelloy X

Les considérations essentielles pour les imprimeurs qui travaillent avec des alliages réactifs comme la poudre d'Hastelloy X sont les suivantes :

Précision - contrôle étroit des processus pour assurer la précision dimensionnelle et la répétabilité des produits fabriqués

Atmosphère inerte - gaz de protection de très haute pureté pour éviter la contamination des matériaux

Automatisation - des systèmes de manipulation des poudres pour minimiser l'exposition à l'oxygène

Assurance qualité - surveillance en ligne, rétroaction en boucle fermée des bassins de fusion et de la microstructure

Logiciel intelligent - des stratégies de balayage spéciales adaptées à l'histoire et à la géométrie thermiques

Productivité - des cadences de fabrication plus rapides grâce à une puissance laser plus élevée et à des volumes de fabrication plus importants

Les principaux modèles sont les suivants

• 3D Systems DMP Factory 500
• GE Additive Concept Laser Xline 2000R
• Système EOS M 400-4 à 4 lasers
• Série SLM Solutions Next Generation
• Machine laser Renishaw RenAM 500 Quad

Perspectives d'avenir pour l'Hastelloy X et le Metal AM

Les applications des composants en Hastelloy X se développeront dans les secteurs existants, car les techniques additives offrent de nouvelles possibilités combinées à une viabilité économique croissante :

• Une utilisation plus courante consiste à imprimer directement en 3D des chambres de combustion de fusées, des pièces de moteurs à réaction commerciaux, des sections chaudes de turbines à gaz industrielles et du matériel de production d'énergie, en raison des avantages qu'ils présentent en termes de géométrie, de refroidissement et de poids.
• D'autres équipements chimiques tels que les échangeurs de chaleur et les réservoirs de traitement avec des canaux conformes imprimés comme un seul corps plutôt que des assemblages de tôles soudées.
• Consolidation des assemblages de modules et des joints traditionnellement brasés pour l'aérospatiale et les équipements de production de semi-conducteurs susceptibles d'être soumis au vide et à des atmosphères corrosives de grande pureté.
• Assemblages d'injecteurs de carburant et plaques de refroidissement d'effusion personnalisés et unitisés, adaptés à des environnements thermiques spécifiques dans les systèmes de propulsion liquide et les turbines.
• Adoption accrue d'implants adaptés au patient, tels que les bridges et les couronnes dentaires, qui tirent parti de la biocompatibilité.

L'avenir de l'AM des métaux lui-même est très positif en raison d'un coût plus abordable et de taux de fabrication et de délais d'exécution plus rapides. Les applications de cette technologie dans le domaine de la fabrication ne cessent de se développer.

FAQ

Q : Pour quelles propriétés de l'alliage Hastelloy X est-il le plus connu ?

R : L'Hastelloy X est surtout connu pour sa résistance élevée à des températures extrêmes allant jusqu'à 1150°C, ainsi que pour sa superbe résistance à la corrosion qui lui permet de supporter des atmosphères chaudes oxydantes et réductrices dans des environnements exigeants.

Q : Quelles sont les industries qui utilisent le plus l'Hastelloy X et les superalliages apparentés ?

R : L'aérospatiale est le principal consommateur d'Hastelloy X en raison de sa résistance à la chaleur (plus de 50%). Vient ensuite le traitement chimique qui s'appuie sur la résistance à la corrosion, puis le traitement des métaux et les applications de contrôle de la pollution.

Q : Qu'est-ce qui fait que l'Hastelloy X est meilleur que les autres superalliages à base de nickel pour les environnements extrêmes ?

R : Des ajouts stratégiques de fer, de cobalt et de molybdène confèrent à l'Hastelloy X la résistance la plus élevée parmi les alliages de nickel jusqu'à 1150°C. Les autres superalliages de nickel ne parviennent pas à atteindre cette température maximale ou finissent par être surclassés en termes de durée de résistance à la rupture.

Q : Quel est le coût typique par kg de poudre d'Hastelloy X adaptée aux procédés AM sur lit de poudre ?

R : L'Hastelloy X étant une poudre spéciale conçue pour des applications exigeantes, son prix varie normalement entre $500 et $1000 par kg. Cela représente 5 à 10 fois le coût de l'acier inoxydable, par exemple. Il y a une majoration supplémentaire pour les commandes de quantités inférieures.

Q : Quel est le meilleur procédé d'impression 3D pour l'Hastelloy X - DMLS ou EBM ?

R : Les procédés LPBF et EBM peuvent tous deux imprimer des composants en Hastelloy X entièrement denses. Les processus basés sur le laser peuvent offrir une meilleure finition de surface et une précision dimensionnelle jusqu'à ~50 microns de détail. Mais la vitesse de fabrication plus rapide de l'EBM le rend préférable pour les applications de production en grande série.

Q : Quel traitement thermique est utilisé pour les pièces en Hastelloy X après la fabrication par AM métal ?

R : Le cycle de traitement thermique typique comprend 1 à 2 heures de trempage entre 1150°C et 1210°C après un premier traitement de détente à 1080°C. Ce traitement homogénéise les éléments dans la matrice, ce qui permet d'obtenir l'équilibre de phase souhaité et les propriétés. Les éléments de la matrice sont ainsi homogénéisés, ce qui permet d'obtenir l'équilibre des phases et les propriétés souhaitées.

Q : L'Hastelloy X est-il plus difficile ou plus facile à usiner que les aciers inoxydables standard 304 ou 316 ?

R : L'Hastelloy X a un indice d'usinabilité inférieur de près de 50% par rapport aux aciers inoxydables courants de la série 300, en raison de sa plus grande résistance et de ses caractéristiques d'écrouissage. Des installations plus rigides et un outillage approprié sont nécessaires.

Q : Peut-on souder le superalliage Hastelloy X à l'aide de méthodes conventionnelles de soudage par fusion ?

R : Oui, l'Hastelloy X présente une excellente soudabilité par soudage à l'arc au gaz tungstène (GTAW), par plasma ou par faisceau laser, en raison de sa faible teneur en carbone et de l'absence de précipités de renforcement le long des joints de grains, qui peuvent former des phases intermétalliques fragiles. Utiliser un alliage d'apport adapté.

Q : Quelles sont les industries qui, à l'avenir, favoriseront l'adoption de l'AM des métaux utilisant des alliages comme l'Hastelloy X ?

R : Les secteurs de l'aérospatiale, de la médecine, de l'automobile et de l'énergie comptent parmi les applications les plus intéressantes pour les pièces métalliques imprimées fabriquées à partir d'alliages qui présentent des propriétés équilibrées telles que la résistance à la température, la résistance à la corrosion et une grande solidité, là où les constructions légères confèrent des avantages significatifs.