Proszki tytanowe do produkcji addytywnej

Dzięki wyjątkowemu stosunkowi wytrzymałości do masy, odporności na korozję i biokompatybilności, tytan jest wysoko cenionym materiałem do produkcji addytywnej w zastosowaniach lotniczych, medycznych, motoryzacyjnych i przemysłowych. W niniejszym przeglądzie omówiono różne proszki tytanu, ich odpowiednie właściwości, obróbkę końcową, wiodących światowych dostawców i przykładowe zastosowania w poszczególnych branżach.

Przegląd proszki tytanu am

Kluczowe właściwości sprawiają, że tytan jest idealnym materiałem do procesów syntezy w złożu proszku i ukierunkowanego osadzania energii AM:

• Wysoka wytrzymałość - często przewyższająca wyżarzony tytan, a jednocześnie rywalizująca z Ti-6Al-4V
• Niska gęstość - wysoki stosunek wytrzymałości do wagi, zmniejszona waga drukowanej części
• Odporność na korozję - ochronna powłoka tlenkowa
• Biokompatybilność - odpowiednia dla urządzeń medycznych i implantów
• Możliwość stopowania - dostosowanie właściwości, takich jak wytrzymałość i twardość
• Efektywność kosztowa - mniej odpadów materiałowych w porównaniu z obróbką z bloków
• Współczynniki kupna do lotu przekraczające 90%+ - zoptymalizowana konstrukcja oszczędza wagę i materiały

W połączeniu ze swobodą projektowania, jaką zapewnia technologia AM, tytan otwiera nowe potencjalne zastosowania.

Opcje proszku ze stopu tytanu dla AM

Popularne obecnie stopy tytanu obejmują komercyjnie czyste gatunki, stopy alfa i alfa-beta oraz nowe, zastrzeżone gatunki, takie jak Titanium 6242.

Typowe kompozycje stopów tytanu

Śladowe ilości tlenu, azotu i węgla są ściśle ograniczone, aby zapewnić optymalne przetwarzanie AM i właściwości mechaniczne.

Specyfikacje dla proszki tytanu am

Sferyczny proszek tytanowy o wysokiej czystości i kontrolowanym rozkładzie wielkości cząstek jest wymagany do produkcji pozbawionych defektów, gęstych komponentów AM.

Rozkład wielkości cząstek proszku tytanu

Sferyczność ułatwia rozprowadzanie proszku. Kontrolowana dystrybucja zapobiega problemom z segregacją podczas aplikacji i recyklingu.

Procedury obróbki końcowej dla części tytanowych AM

Typowe opcje obróbki końcowej komponentów tytanowych wytwarzanych addytywnie obejmują:

Metody przetwarzania końcowego

Łagodzenie stresu

Starzenie w niskiej temperaturze eliminuje naprężenia szczątkowe z procesu budowy, zapobiegając potencjalnym wypaczeniom i pęknięciom.

Wykończenie powierzchni

Poprawia wykończenie powierzchni w celu uzyskania precyzyjnych wymiarów, łamie ostre krawędzie lub poprawia estetyczny wygląd.

Tłoczenie izostatyczne na gorąco

Zagęszcza każdą wewnętrzną porowatość poprzez jednoczesne zastosowanie podwyższonej temperatury i ciśnienia izostatycznego. Wymagane do dynamicznych zastosowań końcowych.

Obróbka cieplna

Zmienia mikrostrukturę Ti-6Al-4V i innych stopów tytanu w celu poprawy właściwości mechanicznych, takich jak plastyczność i trwałość zmęczeniowa.

Obróbka skrawaniem

Zapewnia wysoką precyzję wymiarów i wykończenia powierzchni łożysk i uszczelnień w częściach AM o kształcie zbliżonym do siatki.

Techniki wytwarzania przyrostowego proszku tytanowego

Nowoczesny druk 3D z metalu wykorzystuje mikrospawanie drobnego tytanu do konstruowania złożonych komponentów. Dwa powszechne podejścia obejmują:

Porównanie opcji procesu AM tytanu

Metody laserowe są obecnie najszerzej stosowane do drukowania stopów tytanu o wysokiej czystości dzięki precyzji i wydajności materiału.

Zastosowania proszki tytanu am

Dzięki zaletom materiału tytanowego, takim jak wysoka wydajność mechaniczna na jednostkę masy w połączeniu ze swobodą projektowania AM, zastosowania obejmują:

Branże stosujące tytanowe części AM

Lotnictwo i kosmonautyka - wsporniki silnika, części do dronów, komponenty satelitarne

Medycyna i stomatologia - implanty, protetyka, narzędzia chirurgiczne

Motoryzacja - sprzęt do sportów motorowych, niestandardowe wsporniki

Ropa i gaz - Oprzyrządowanie głębinowe, zawory i pompy

Wytwarzanie energii - lekkie wirniki, łopatki turbin

Nowe stopy inżynieryjne, takie jak Ti-6242, jeszcze bardziej zwiększają możliwości tytanu w sektorach o wysokim wzroście.

Wiodący dostawcy tytanowych proszków do drukarek

Kluczowi producenci sferycznych proszków tytanowych do niezawodnych procesów AM to m.in:

Producenci proszków tytanowych

Ceny zależą w znacznym stopniu od standardów czystości, parametrów wielkości proszku, certyfikowanej chemii i wielkości zakupu.

FAQ

Jaki gatunek stopu tytanu jest najlepszy dla medycznych lub dentystycznych części AM?

Tytan klasy medycznej 5 ze ścisłą kontrolą składu chemicznego jest zalecany do zastosowań w implantach obojętnych biologicznie, wymagających optymalnej biokompatybilności i wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej.

Dlaczego niska zawartość tlenu ma krytyczne znaczenie dla tytanowych proszków do drukowania?

Wysoki poziom tlenu prowadzi do nadmiaru tlenków tytanu, zmniejszając możliwości stapiania, plastyczność, trwałość zmęczeniową i wydajność mechaniczną. Tlen jest ograniczony do poziomu poniżej 0,18-0,2%.

Jakie stopy tytanu odnoszą największe korzyści z obróbki końcowej?

Podwójna obróbka cieplna tytanu Ti-6Al-4V zwiększa wytrzymałość na rozciąganie przy jednoczesnej poprawie plastyczności. Tytan klasy 2 osiąga najwyższy przyrost wytrzymałości na rozciąganie dzięki wyżarzaniu odprężającemu, po którym następuje reakcja starzenia.

Czy wykończenie powierzchni jest wymagane w przypadku tytanowych części AM?

Niektóre zastosowania wymagają dokładności wymiarowej, potrzeb trybologicznych, estetycznych lub inaktywacyjnych, które najlepiej zaspokoić poprzez ulepszenie powierzchni - w tym precyzyjną obróbkę CNC, szlifowanie / polerowanie, EDM, śrutowanie, anodowanie, elektrolityczne utlenianie plazmowe itp.

Jak należy oceniać dostawców pod kątem zamówień na proszek tytanowy?

Wiodące cechy krytyczne wykorzystywane przez producentów dodatków i projektantów do kwalifikowania dostawców proszku tytanowego poza rozsądną ceną obejmują: sferyczną morfologię, ścisłą kontrolę rozkładu wielkości cząstek, wyjątkowo niską zawartość zanieczyszczeń gazowych (zwłaszcza tlenu i azotu), identyfikowalność partii poprzez rygorystyczny system zarządzania jakością, responsywną wiedzę techniczną, dostępność próbek i certyfikaty potwierdzające znormalizowane wewnętrzne protokoły testowe.

poznaj więcej procesów druku 3D