Proszek ze stopu niklu HX

Kwalifikacja i drukowanie

Kwalifikacja nowych materiałów, takich jak proszek Nickel Alloy HX, do produkcji addytywnej wymaga szeroko zakrojonej charakterystyki i rozwoju procesu:

Kwalifikacja proszku ze stopu niklu HX

• Analiza chemiczna - potwierdzenie zgodności składu ze specyfikacją za pomocą chemii mokrej lub OES
• Rozkład wielkości cząstek - walidacja parametrów sferyczności i wielkości proszku za pomocą dyfrakcji laserowej
• Pomiary gęstości pozornej i przepływu - Sprawdzenie przydatności do rozprowadzania proszku za pomocą przepływomierza Halla zgodnie z normą ASTM B213.
• Ocena porowatości wewnętrznej - analiza jednorodności gęstości i defektów wewnętrznych za pomocą skanów microCT
• Charakterystyka mikrostruktury - wykorzystanie SEM i EDS do oceny jednorodności stopu, wytrącania i defektów.
• Rozwój parametrów procesu - Optymalizacja mocy lasera, prędkości, odstępów między klapami dla gęstości >99,5% przy użyciu kostek testowych
• Testy mechaniczne - Wykonaj rozciąganie, zmęczenie, odporność na pękanie, pełzanie na częściach testowych AM i porównaj z właściwościami kutymi.
• Ocena nieniszcząca - Wykorzystanie technik takich jak badanie penetracyjne w celu identyfikacji wad powierzchniowych/podpowierzchniowych.
• Testy korozyjne - Ocena szybkości korozji w odpowiednich środowiskach za pomocą testów zanurzeniowych lub norm ASTM.
• Obróbka końcowa - badanie wpływu prasowania izostatycznego na gorąco (HIP) i obróbki cieplnej na właściwości
• Demonstracja aplikacji - produkcja rzeczywistych prototypów komponentów i pomiar wydajności funkcjonalnej w stosunku do celów projektowych.

Te szeroko zakrojone testy potwierdzają jakość proszku stopowego i jego przydatność do drukowania komponentów aplikacji spełniających wymagane właściwości.

Wytyczne dotyczące parametrów drukowania

Typowe parametry drukowania proszku stopu niklu HX w systemie SLM 125HL firmy SLM Solutions:

Parametry różnią się w zależności od takich czynników, jak pożądane właściwości, wykończenie powierzchni, priorytety szybkości wytwarzania i możliwości systemu AM. Zestawy parametrów są stale udoskonalane poprzez rygorystyczne podejścia DOE w celu rozszerzenia geometrii i zakresu właściwości.

Przetwarzanie końcowe

Typowe etapy obróbki końcowej dla komponentów ze stopu niklu HX wytwarzanych addytywnie obejmują:

• Usuwanie z płyty montażowej - Cięcie drutem EDM lub piłą taśmową w celu usunięcia części z płyty
• Usunięcie wsparcia - Ostrożnie usuń automatycznie wygenerowane podpory mechanicznie lub za pomocą EDM.
• Ulga w stresie - Podgrzewać element równomiernie do 620°C przez 1-2 godziny w celu usunięcia naprężeń szczątkowych.
• Prasowanie izostatyczne na gorąco - HIP w 1160°C/100-200 MPa przez 4 godziny w celu wyeliminowania wewnętrznej porowatości >98% gęstość
• Obróbka powierzchni - Obróbka strumieniowo-ścierna i piaskowanie poprawia wykończenie powierzchni
• Pomiar wymiarów - Potwierdzanie krytycznych wymiarów za pomocą kontroli CMM i skanowanie pod kątem dokładności geometrycznej
• Testy z użyciem penetrantów barwnikowych - Sprawdzenie pęknięć powierzchni wymagających naprawy przy użyciu penetrantów fluorescencyjnych lub z widocznym barwnikiem.
• Obróbka cieplna - Obróbka w roztworze 1120°C, szybkie chłodzenie powietrzem + starzenie 720°C/16 godz. dla uzyskania pożądanych właściwości

Automatyzacja operacji przetwarzania końcowego ma kluczowe znaczenie, biorąc pod uwagę złożoność geometryczną komponentów wytwarzanych addytywnie przy użyciu proszku stopu niklu HX.

Staranny projekt i strategie wsparcia są również niezbędne podczas przetwarzania wstępnego w celu poprawy wydajności na dalszych etapach. Okresowe kontrole powinny potwierdzać spełnienie wszystkich wymagań projektowych i certyfikacyjnych.

Aplikacje i studia przypadków

Stop niklu HX jest stosowany w wymagających obszarach zastosowań:

Lotnictwo i kosmonautyka

• Puszki komory spalania - redukcja masy 40%, obsługa temperatur wyższych o 100°C
• Komercyjna obudowa zaworu upustowego - Zintegrowane kanały chłodzące, zoptymalizowany przepływ płynu
• Satelitarne komory startowe - Wysoki stosunek wytrzymałości do masy, wielokrotnego użytku

Ropa i gaz

• Korpusy zaworów do gazu kwaśnego - Odporny na korozję stop niklu wytrzymuje środowisko H2S
• Elementy zaworów bezpieczeństwa do odwiertów - Odporność na temperatury 150°C i erozję
• Wirnik pompy morskiej - lekki i wydajny transport płynów pod wodą morską

Motoryzacja

• Koło kompresora turbosprężarki - wysoka prędkość do 110 000 obr.
• Zawór sterujący spalinami - obsługuje temperatury spalin do 1050°C
• Korona tłoka - Konforemne kanały chłodzące zapewniają większą gęstość mocy silnika

Przemysłowy

• Dysza do odlewania ciągłego - Wysokotemperaturowe urządzenie do przepływu cieczy zwiększa produktywność stalowni
• Narzędzia do wytłaczania - zwiększona trwałość i podwójna żywotność
• Element grzejny prasy drukarskiej - Zintegrowany obwód ze stopu niklu obsługuje temperatury 700°C

Te przykłady zastosowań pokazują potencjał stopu niklu HX w przesuwaniu granic wydajności w różnych branżach dzięki technikom addytywnym. Bardziej powszechna dostępność danych parametrów i demonstracji jeszcze bardziej zwiększy popularność tego materiału.

Najczęściej zadawane pytania

P: Jakie są główne zalety stopu niklu HX w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami?

Nickel Alloy HX zapewnia wyjątkową kombinację wysokiej wytrzymałości do 1095°C wraz z wytrzymałością i odpornością na korozję nieosiągalną dla typowych stopów. Możliwość produkcji addytywnej pozwala na tworzenie projektów, które nie są możliwe przy użyciu technik subtraktywnych.

P: Jaka obróbka cieplna jest stosowana w przypadku części AM ze stopu niklu HX?

Obróbka w roztworze w temperaturze 1120°C, a następnie starzenie w temperaturze 720°C przez 16 godzin zapewnia doskonałą równowagę między wytrzymałością (>150 ksi UTS) i ciągliwością (>16% El.). HIP jest stosowany po budowie i przed obróbką cieplną.

P: Jaki proces AM jest idealny dla proszku ze stopu niklu HX?

Selektywne topienie laserowe (SLM) jest preferowane w stosunku do topienia wiązką elektronów dla stopu niklu HX, aby lepiej kontrolować naprężenia termiczne i pękanie. SLM umożliwia uzyskanie większej gęstości przy jednoczesnej kontroli właściwości kierunkowych.

P: Jakie branże oferują najlepsze możliwości zastosowania stopu niklu HX AM?

Przemysł lotniczy, naftowy i gazowy, motoryzacyjny i przemysłowa obróbka cieplna wykorzystują stop niklu HX do produkcji komponentów wymagających stabilności termicznej, wytrzymałości i odporności na korozję.

P: Czy Nickel Alloy HX wymaga specjalnych środków ostrożności przy obchodzeniu się z proszkiem lub jego przechowywaniu?

Proszki ze stopów niklu nie są niebezpieczne, choć należy zachować środki ostrożności dotyczące dróg oddechowych i wybuchu, jak w przypadku każdego drobnego proszku metalowego. Przechowywanie w atmosferze obojętnej argonu z kontrolą wilgotności pozwala zachować długoterminową przydatność do ponownego użycia.