Proszek tytanowy do druku 3D Zastosowania
Spis treści
Dzięki wysokiemu stosunkowi wytrzymałości do masy, wydajności temperaturowej, odporności na korozję i trwałości, tytan jest wyjątkowym materiałem do produkcji addytywnej w krytycznych zastosowaniach komercyjnych i przemysłowych. W połączeniu ze złożoną swobodą projektowania, którą ułatwiają nowoczesne metody syntezy w złożu proszkowym, Druk 3D z proszku tytanowego odblokowuje nowy potencjał.
W tym przewodniku przeglądowym omówiono powszechnie stosowane stopy tytanu, odpowiadające im właściwości mechaniczne, obróbkę końcową w celu dalszej poprawy właściwości, dostępnych dostawców zapewniających proszki do drukowania o wysokiej czystości oraz praktyczne przykłady zastosowań według branży końcowej. Tabele porównawcze podkreślają względne zalety różnych materiałów tytanowych i metod drukowania.
Przegląd druku 3D z proszku tytanu
W porównaniu z konwencjonalną obróbką subtraktywną, drukowanie addytywne przy użyciu drobnych proszków tytanu zapewnia:
- Zmniejszona ilość odpadów surowcowych - wysoki współczynnik zakupu do lotu w porównaniu z 90%
- Niższa masa podzespołów - zoptymalizowana lekkość
- Swoboda projektowania - złożoność nieograniczona dostępem do narzędzi
- Personalizacja - dostosowanie funkcji do konkretnej lokalizacji
- Uproszczone zespoły - zintegrowane komponenty
- Poprawa wydajności - mocniejsze niż odlewane i kute
Zarówno laserowa synteza proszków, jak i techniki ukierunkowanego osadzania energii (DED) mogą z powodzeniem wytwarzać złożone części tytanowe. Zapewnienie jakości w całym procesie AM - począwszy od wysokiej czystości proszku do drukowania - zapewnia niezawodne, spójne komponenty o wysokiej wydajności.
![Proszek tytanowy do druku 3D Zastosowania 1 Druk 3D z proszku tytanowego](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Gh3536.jpg)
Opcje stopów tytanu do druku 3D
Najpopularniejsze warianty materiałów tytanowych wykorzystywane w zastosowaniach addytywnych obejmują komercyjnie czyste gatunki i tytan 6Al-4V (Ti64). Nowe stopy, takie jak Ti6462, zapewniają zwiększone możliwości.
Standardowa matryca stopów tytanu do druku
Stop | Skład | Właściwości | Typowe zastosowania |
---|---|---|---|
CP Stopień 1 | Ti 99.2%, wartości graniczne Fe/O/N/C | Doskonała odporność na korozję, przeciętne właściwości mechaniczne | Zakłady chemiczne, morskie |
CP Stopień 2 | Ti 99.4%, wartości graniczne Fe/O/N/C | Lepsza wytrzymałość niż Gr1, równie odporna na korozję | Płatowce lotnicze, implanty |
Ti-6Al-4V | Ti 90%, Al 6%, V 4% | Twardsze, doskonały stosunek wytrzymałości do wagi | Lotnictwo i sporty motorowe |
Ti6462 | Ti Bal, Al 5,8-6,8%, Mo 3% | Wysoka odporność na zmęczenie. Specyfikacje lotnicze w trakcie opracowywania | Komponenty lotnicze nowej generacji |
Pierwiastki śladowe, takie jak Fe, C, N i O są ściśle kontrolowane, aby spełnić surowe wymagania chemiczne dla AM.
Specyfikacje dla Druk 3D z proszku tytanowego
Sferyczne proszki o kontrolowanym rozkładzie wielkości cząstek, minimalnej porowatości wewnętrznej i rygorystycznych poziomach czystości chemicznej są niezbędne do uzyskania wysokiej jakości druku przy użyciu tytanu.
Normy dotyczące cząstek materiału wsadowego w proszku
Pomiar | Wymóg |
---|---|
Zakres rozmiarów | 15 - 53 mikrony |
Średni rozmiar cząstek | 25-35 mikronów |
Kształt cząsteczki | Wysoce sferyczny |
Gęstość pozorna | 2,7 - 3,7 g/cm3 |
Gęstość kranu | 3,2 - 4,2 g/cm3 |
Normy zaostrzają parametry morfologiczne w celu poprawy upakowania i rozprzestrzeniania się złoża proszku podczas cykli drukowania.
Metody obróbki końcowej tytanowych części AM
Typowe techniki obróbki końcowej stosowane w celu poprawy wydajności materiałowej drukowanych komponentów na bazie tytanu:
Zastosowane podstawowe zabiegi po leczeniu
Łagodzenie stresu
Starzenie w niskiej temperaturze w celu usunięcia naprężeń szczątkowych. Zapobiega potencjalnym wypaczeniom lub pęknięciom.
Wykończenie powierzchni
Zwiększa precyzję wymiarów, łamie ostre krawędzie lub wygładza estetyczny wygląd zewnętrzny.
HIP (prasowanie izostatyczne na gorąco)
Jednocześnie podwyższona temperatura i ciśnienie izostatyczne zagęszczają wewnętrzne puste przestrzenie/porowatości obecne w procesach AM.
Obróbka cieplna
Zmienia mikrostrukturę Ti-6Al-4V w celu optymalizacji ciągliwości, odporności na pękanie i trwałości zmęczeniowej.
Obróbka skrawaniem
Zapewnia niezwykle wysoką dokładność wymiarową i wykończenie powierzchni, które najlepiej sprawdza się w przypadku obróbki CNC części o kształcie zbliżonym do siatki.
Porównanie technik druku 3D z metalu dla tytanu
Nowoczesne techniki ułatwiają mikrospawanie drobnego proszku tytanowego przy użyciu precyzyjnego topienia laserowego lub wiązek elektronów w szczelnych środowiskach obojętnych:
Matryca opcji procesu drukowania tytanu
Metoda | Opis | Korzyści | Ograniczenia |
---|---|---|---|
Laserowa fuzja łoża proszkowego | Laser selektywnie stapia obszary złoża proszku w oparciu o dane wejściowe modelu CAD | Najwyższy stopień wykorzystania komercyjnego; najlepsza przydatność do ostatecznego zastosowania właściwości materiału | Porównywalnie wolniejsze prędkości kompilacji |
Topienie wiązką elektronów | Wiązka elektronów spala proszek rozprowadzony na płycie roboczej w wysokiej próżni | Wyjątkowa spójność między poszczególnymi częściami; duży potencjał konstrukcyjny | Trudne przetwarzanie reaktywnego tytanu pierwiastkowego bez rygorystycznej kontroli atmosfery |
Bezpośrednie osadzanie energii | Skupiony laser topi proszek metalowy w sprayu, wpływając na obszar drukowania | Możliwość zastosowania większych komponentów; możliwość naprawy | Znaczna porowatość stanowi wyzwanie dla wydajności mechanicznej tytanu |
Laserowe metody oparte na łożu proszkowym są stosowane głównie do drukowania wymagających komponentów tytanowych dzięki precyzyjnej dokładności wymiarowej i czystości materiału.
Zastosowania części AM z tytanu i metalu
Dostosowane do potrzeb właściwości mechaniczne, lekkość, odporność na korozję i bio-odporność, jaką tytan zapewnia w szerokim zakresie temperatur, doskonale się do tego nadają:
Różnorodne branże wykorzystujące druk 3D z tytanu
Lotnictwo i kosmonautyka - Wsporniki silników, części do dronów, sprzęt satelitarny Sporty motorowe - Korbowody, kolektory dolotowe, turbosprężarki Medycyna i stomatologia - Niestandardowe implanty ortopedyczne, protetyka Ropa i gaz - Armatura rurociągowa, zawory/pompy głębinowe Wytwarzanie energii - Lekkie wirniki i łopatki turbin
Zdolność do produkcji złożonych komponentów o małej objętości z zaawansowaną metalurgią inżynieryjną przyspiesza przyjęcie tytanu. Partnerstwo w całym łańcuchu dostaw zapewnia identyfikowalność materiałów i powtarzalność procesów.
Dostawcy przemysłowi zapewniający Druk 3D z proszku tytanowego
Liderzy dostarczający sferyczne proszki tytanowe o wysokiej czystości, przeznaczone specjalnie do procesów wytwarzania przyrostowego:
Matryca producentów proszku tytanowego
Firma | Wspólne oceny | Typowe ceny, $/Kg |
---|---|---|
AP&C | Ti-6Al-4V, Gr2, Gr5, Ti6462 | $100 – $500 |
Technologia LPW | Ti-6Al-4V, Gr23, Ti64 | $150 – $600 |
Tekna | Ti-6Al-4V | $250 – $400 |
Sandvik | Ti-6Al-4V | $200 – $350 |
Zakres na bazie $/Kg zależy w znacznym stopniu od czystości, szczelności rozkładu wielkości proszku, pobierania próbek, wymaganych certyfikatów i wielkości zakupów. Lokalny łańcuch dostaw pomaga skrócić czas realizacji.
FAQ
Który proszek ze stopu tytanu jest uważany za optymalny dla urządzeń medycznych i implantów?
Ze względu na doskonałą biokompatybilność w połączeniu z wyjątkową wydajnością zmęczeniową w wysokich cyklach, tytan klasy medycznej 5 zgodnie z ASTM F67 spełnia rygorystyczne kontrole chemiczne, idealne do urządzeń skierowanych do pacjenta i zastosowań w implantach nośnych.
Ile razy można ponownie wykorzystać tytanowe surowce proszkowe AM?
Tytanowe proszki do drukowania mogą być efektywnie ponownie użyte 5-10 razy przed odświeżeniem, przy założeniu, że ścisłe protokoły monitorowania dopuszczalnych poziomów wychwytywania tlenu z powtarzających się cykli termicznych są utrzymywane poniżej maksymalnych progów poprzez mieszanie i przesiewanie.
Jakiej gęstości należy oczekiwać w przypadku części tytanowych topionych laserowo bez obróbki końcowej?
Bezpośrednio po usunięciu z systemu złoża proszku o zoptymalizowanych parametrach przetwarzania, należy oczekiwać prawie pełnej gęstości powyżej 98% dla gotowych komponentów tytanowych, rywalizujących i przewyższających produkty odlewane lub kute wymagające rozległych operacji na dalszych etapach w celu osiągnięcia podobnej wydajności.
Jaka technika przetwarzania końcowego najbardziej zwiększa trwałość zmęczeniową?
W przypadku wybitnych części ze stopu Ti-6Al-4V narażonych na cykliczne naprężenia, prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) zapewnia do ~30% dłuższą żywotność zmęczeniową poprzez minimalizację wewnętrznych pustek i resztkowej porowatości, zwykle występujących po procesach AM metalu, wynikających z nieuniknionych lokalnych efektów mikroskurczu między stopionymi cząstkami proszku.
Poza technikami ukierunkowanego osadzania energii, jakie inne metody ulepszania powierzchni z powodzeniem modyfikują tytanowe części AM?
Technologie natryskiwania cieplnego, takie jak spawanie plazmowe (PTA), spawanie paliwem powietrznym o dużej prędkości (HVAF) i spawanie paliwem tlenowym o dużej prędkości (HVOF), umożliwiają nakładanie grubych zewnętrznych powłok ochronnych, w tym ceramicznych; natryskiwanie proszków na zimno na powierzchnie zapewniające pogrubione sekcje i ochronę przed zużyciem; platerowanie laserowe lub laserowe osadzanie metalu nakłada dodatkowe stopy metali, zwiększając odporność na korozję, tarcie i uderzenia dzięki doskonałemu wiązaniu metalurgicznemu.
Udostępnij
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.
Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!
Powiązane artykuły
Informacje o Met3DP
Odtwórz wideo
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.
![metalowe logo 3dp małe](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej
PRODUKT
cONTACT INFO
- Miasto Qingdao, Shandong, Chiny
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731