Proszek Hastelloy X do produkcji addytywnej (druk 3D)

Przetwarzanie części Hastelloy X wytwarzanych addytywnie

Po wydrukowaniu, części Hastelloy X muszą zostać poddane następującym etapom obróbki przed oddaniem do użytku:

Usuwanie wsparcia

• Wsporniki protektorowe są odłączane za pomocą cięcia drutem EDM lub rozpuszczania chemicznego, jeśli jest to możliwe.

Łagodzenie stresu

• Aby wyeliminować naprężenia szczątkowe powstałe w wyniku warstwowego narastania, należy delikatnie podgrzać w próżni lub gazie obojętnym do temperatury 760-980°C przez 1-2 godziny.

Tłoczenie izostatyczne na gorąco

• HIP całego wydruku w temperaturze 1120°C i ciśnieniu 100-200 MPa przez 3-6 godzin w celu zamknięcia wewnętrznych pustek i mikroporowatości.

Obróbka cieplna

• Wyżarzanie w temperaturze 1150-1210°C zapewnia równowagę mikrostruktury i pożądaną twardość.

Przetwarzanie powierzchni

• Dodatkowa obróbka powierzchni obejmuje szlifowanie, frezowanie, polerowanie i śrutowanie w celu uzyskania wymaganej chropowatości i wykończenia powierzchni.

Testowanie jakości

• Testowanie części pod kątem zgodności ze specyfikacjami dotyczącymi wymiarów, integralności materiału, mikrostruktury i właściwości mechanicznych zgodnie z obowiązującymi normami. Przeprowadzanie skanowania warstwowego.

Przewodnik dla kupujących - Drukarki 3D ze złożem proszkowym Hastelloy X

Krytyczne kwestie dotyczące drukarek podczas pracy ze stopami reaktywnymi, takimi jak proszek Hastelloy X, obejmują:

Precyzja - ścisła kontrola procesu w celu zapewnienia dokładności wymiarowej i powtarzalności w konstrukcjach

Atmosfera obojętna - gaz osłonowy o bardzo wysokiej czystości zapobiegający zanieczyszczeniu materiału

Automatyzacja - systemy przenoszenia proszków minimalizujące ekspozycję na tlen

Zapewnienie jakości - monitorowanie na linii produkcyjnej, sprzężenie zwrotne w pętli zamkniętej basenów stopu i mikrostruktury

Inteligentne oprogramowanie - specjalne strategie skanowania dostosowujące się do historii termicznej i geometrii

Wydajność - szybsze tempo budowania dzięki wyższej mocy lasera i dużej objętości budowania

Wiodące modele obejmują:

• 3D Systems DMP Factory 500
• GE Additive Concept Laser Xline 2000R
• 4-laserowy system EOS M 400-4
• Seria SLM Solutions Next Generation
• Maszyna laserowa Renishaw RenAM 500 Quad

Perspektywy na przyszłość dla Hastelloy X i Metal AM

Zastosowania komponentów Hastelloy X będą się rozszerzać w istniejących sektorach, ponieważ techniki addytywne umożliwiają nowe możliwości w połączeniu z rosnącą opłacalnością ekonomiczną:

• Bardziej powszechnym zastosowaniem jest bezpośrednie drukowanie 3D komór spalania rakiet, komercyjnych części silników odrzutowych, przemysłowych sekcji gorących turbin gazowych i sprzętu do wytwarzania energii, dzięki zwiększonym korzyściom geometrycznym, chłodzeniu i wadze.
• Dodatkowy sprzęt chemiczny, taki jak wewnętrzne wymienniki ciepła i zbiorniki procesowe z kanałami konforemnymi drukowanymi jako jeden korpus zamiast spawanych zespołów blach.
• Konsolidacja zespołów modułów i tradycyjnie lutowanych połączeń dla sprzętu lotniczego i półprzewodnikowego podatnego na działanie próżni i atmosfer korozyjnych o wysokiej czystości.
• Niestandardowe, jednostkowe zespoły wtryskiwaczy paliwa i płyty chłodzące dostosowane do specyficznych warunków termicznych w układach napędowych i turbinach.
• Większe zastosowanie implantów dopasowanych do pacjenta, takich jak mosty i korony dentystyczne, wykorzystujących biokompatybilność.

Przyszłość samej technologii AM jest bardzo korzystna ze względu na większą przystępność cenową oraz szybsze tempo budowy i czas realizacji. Zastosowania produkcyjne tej technologii wciąż się rozwijają.

Najczęściej zadawane pytania

P: Z czego najbardziej znany jest stop Hastelloy X, jeśli chodzi o jego właściwości?

O: Hastelloy X jest najbardziej znany z tego, że zachowuje wysoką wytrzymałość w ekstremalnych temperaturach do 1150°C wraz z doskonałą odpornością na korozję, co pozwala mu wytrzymać gorące utleniające i redukujące atmosfery w wymagających środowiskach.

P: Jakie branże najczęściej wykorzystują Hastelloy X i pokrewne superstopy?

O: Przemysł lotniczy i kosmiczny jest głównym odbiorcą Hastelloy X wykorzystującym jego odporność na ciepło - ponad 50%. Na kolejnym miejscu znajduje się przetwórstwo chemiczne oparte na odporności na korozję, a następnie obróbka metali i zastosowania związane z kontrolą zanieczyszczeń.

P: Co sprawia, że Hastelloy X jest lepszy od innych superstopów na bazie niklu do pracy w ekstremalnych warunkach?

O: Strategiczne dodatki żelaza, kobaltu i molibdenu zapewniają Hastelloy X najwyższą wytrzymałość wśród stopów niklu do 1150°C. Inne superstopy niklu albo nie osiągają tej maksymalnej temperatury, albo ostatecznie uzyskują lepsze wyniki w zakresie wytrzymałości na zerwanie.

P: Jaki jest typowy koszt kilograma proszku Hastelloy X odpowiedniego do procesów z użyciem złoża proszkowego AM?

O: Ponieważ Hastelloy X jest specjalnym proszkiem dostosowanym do wymagających zastosowań, jego ceny wahają się zwykle od $500 do $1000 za kg. Jest to na przykład 5-10 razy więcej niż w przypadku stali nierdzewnej. W przypadku zamówień o mniejszej ilości występuje dalszy narzut.

P: Który proces druku 3D sprawdza się lepiej w przypadku Hastelloy X - DMLS czy EBM?

O: Zarówno LPBF, jak i EBM mogą drukować w pełni zwarte komponenty Hastelloy X. Procesy laserowe mogą oferować lepsze wykończenie powierzchni i precyzję wymiarową do ~50 mikronów. Jednak szybsze tempo drukowania EBM sprawia, że jest on preferowany do zastosowań produkcyjnych o większej objętości.

P: Jaką obróbkę cieplną stosuje się w przypadku części Hastelloy X po konstrukcji metalowej AM?

Typowy cykl obróbki cieplnej obejmuje 1-2 godziny wygrzewania w temperaturze od 1150°C do 1210°C po uprzednim odprężeniu w temperaturze 1080°C. Powoduje to homogenizację elementów w matrycy, zapewniając pożądaną równowagę faz i właściwości.

P: Czy Hastelloy X jest trudniejszy lub łatwiejszy w obróbce niż standardowe gatunki stali nierdzewnej 304 lub 316?

O: Hastelloy X ma prawie 50% niższy wskaźnik skrawalności w stosunku do zwykłych stali nierdzewnych serii 300 ze względu na wyższą wytrzymałość i charakterystykę utwardzania podczas pracy. Wymagane są sztywniejsze ustawienia i odpowiednie oprzyrządowanie.

P: Czy można spawać superstop Hastelloy X przy użyciu konwencjonalnych metod spawania?

O: Tak, Hastelloy X wykazuje doskonałą spawalność przy spawaniu łukiem wolframowym (GTAW), plazmą lub wiązką laserową ze względu na niską zawartość węgla i brak wzmacniających osadów wzdłuż granic ziaren, które mogą tworzyć kruche fazy międzymetaliczne. Należy użyć odpowiedniego stopiwa.

P: Jakie branże będą w przyszłości napędzać wdrażanie technologii AM z wykorzystaniem stopów takich jak Hastelloy X?

O: Przemysł lotniczy, medyczny, motoryzacyjny i energetyczny mają jedne z najbardziej wartościowych zastosowań dla drukowanych części metalowych wykonanych ze stopów, które równoważą właściwości takie jak odporność na temperaturę, odporność na korozję i wysoką wytrzymałość, a lekkie konstrukcje zapewniają znaczące korzyści.