Tytan Ti-64 do druku 3D w metalu
Spis treści
Tytan ti-64 do druku 3D z metaluTi-64, w skrócie Ti-64, to stop tytanu klasy lotniczej, szeroko stosowany w krytycznych zastosowaniach produkcji dodatków w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i inżynierii ogólnej. Niniejszy przewodnik zawiera przegląd techniczny metalurgii proszków Ti-64, w tym skład, dane dotyczące właściwości mechanicznych, szczegóły przetwarzania AM, obróbkę końcową, zastosowania, analizę kosztów, specyfikacje produktów i porównania z alternatywnymi gatunkami tytanu.
Przegląd tytanowych ti-64 do druku 3D z metalu
Stop tytanu Ti-6Al-4V (Grade 5) zapewnia optymalną równowagę między wytrzymałością, odpornością na pękanie i odpornością na korozję w połączeniu ze sprawdzoną biokompatybilnością - co czyni go najbardziej powszechnym materiałem do drukowania 3D komponentów metalowych o znaczeniu krytycznym w różnych branżach.
W miarę jak technologia AM przechodzi od prototypowania do produkcji seryjnej gotowych do lotu komponentów lotniczych i implantów dla pacjentów, Ti-64 stał się proszkiem wzorcowym, z którym porównywane są nowe materiały.
Oferuje:
- Doskonały stosunek wytrzymałości do wagi
- Wysoka twardość i odporność na pękanie do 550 MPa
- Plastyczność dla złożonych geometrii
- Biokompatybilność i nietoksyczność
- Sprawdzony rodowód obejmujący dziesięciolecia
- Dostępny łańcuch dostaw i efektywność kosztowa
Czytaj dalej, aby uzyskać szczegółowe informacje techniczne na temat metod metalurgii proszków do produkcji drukowanych w 3D części z tytanu Ti-64.
![Tytan Ti-64 do druku 3D w metalu 1 Tytan ti-64 do druku 3D z metalu](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/Niobium-Powder.jpg)
Skład i konstrukcja stopu
Stop tytanu Ti-64 składa się głównie z tytanu z domieszkami aluminium i wanadu:
Element | Waga % | Rola |
---|---|---|
Tytan (Ti) | Balance, ~90% | Odporność na korozję, biokompatybilność |
Aluminium (Al) | 5.5-6.75% | Wzmacniacz roztworu stałego |
Wanad (V) | 3.5-4.5% | Stabilizator fazy |
Żelazo (Fe) | <0,3% | Zanieczyszczenie |
Tlen (O) | <0,2% | Zanieczyszczenie |
Pierwiastki śladowe, takie jak węgiel, azot i wodór, są zminimalizowane, ponieważ pogarszają właściwości mechaniczne. Stężenia żelaza i tlenu również utrzymywane są na niskim poziomie.
Aluminium stabilizuje fazę alfa, podczas gdy wanad tworzy wzmacniające osady beta po odpowiedniej obróbce cieplnej. To dwufazowe mieszanie zapewnia doskonałą wydajność.
Kluczowe właściwości Ti-64
- Wytrzymałość na rozciąganie: 880 MPa
- Wytrzymałość na rozciąganie: 950 MPa
- Wydłużenie: 14%
- Twardość: 350 Brinell
- Limit zmęczenia: 500 MPa
- Wytrzymałość na złamania: 75 MPa√m
- Wytrzymałość na ścinanie: 690 MPa
- Moduł Younga: 115 GPa
- Gęstość 4,43 g/cm3
- Temperatura topnienia: 1604°C
Właściwości te zależą w dużej mierze od właściwej obróbki cieplnej, o której mowa w dalszej części. Wartości różnią się również nieznacznie między procesami AM z podawaniem drutu i w złożu proszkowym, co wymaga dostosowania parametrów.
Tytan ti-64 do druku 3D z metalu Produkcja
Zastosowania medyczne i lotnicze wymagają ścisłej kontroli, aby uzyskać konstrukcje wolne od wad, dlatego produkcja proszków odbywa się zgodnie ze ścisłymi specyfikacjami:
Kroki | Szczegóły |
---|---|
Odlewanie wlewków | Potrójny wlewek wytapiany łukowo ze ścisłą kontrolą składu chemicznego |
Przetapianie | Opcjonalne oczyszczanie VAR lub ESR do zastosowań krytycznych |
Atomizacja gazu | Podmuch argonu obojętnego pod wysokim ciśnieniem tworzy drobne kropelki. |
Przesiewanie | Wiele etapów klasyfikacji zgodnie ze standardami rozkładu wielkości cząstek (PSD) |
Kondycjonowanie | Osuszanie, mieszanie, dodatki przepływowe |
Testy końcowe | PSD, natężenie przepływu Halla, testy chemiczne, obrazy SEM |
Opakowanie | Odporne na wilgoć puszki lub butelki wypełnione argonem |
Najważniejsze cechy:
- Sferyczna morfologia cząstek z kilkoma satelitami
- Płynny proszek bez zbrylania i zbrylania
- Kontrolowane pasmo PSD z rozkładem większościowym od 15 mikronów do 45 mikronów
- Chemikalia zgodne z klasami ASTM F2924 i F3001
- Spójne partie z powtarzalnymi danymi dla dużych wolumenów produkcji
- Identyfikowalność dokumentów do źródłowych odlewów wlewków
Tak rygorystyczna kontrola produkcji zapewnia niezawodne, wolne od wad wydruki po zatwierdzeniu regulacji parametrów maszyny.
Zastosowania tytanu ti-64 w druku 3D z metalu
Biokompatybilność stopu oraz wysoki stosunek wytrzymałości do masy sprawdzają się w wielu krytycznych zastosowaniach:
Lotnictwo i kosmonautyka
- Wsporniki strukturalne, przegrody i części podwozia
- Łopatki i wirniki turbin
- Elementy wnętrza samolotu
Medycyna i stomatologia
- Implanty ortopedyczne, takie jak stawy kolanowe, biodrowe i klatki kręgosłupa
- Łączniki dentystyczne i mosty
- Narzędzia chirurgiczne wymagające sterylizacji
Motoryzacja
- Lekkie tłoki, korbowód
- Komponenty do samochodów luksusowych i wyścigowych, w tym zawory
Przetwarzanie chemiczne
- Odporne na korozję części do obsługi płynów, takie jak rury, zawory
- Filtry i obudowy zgodne z wymogami przemysłu spożywczego/farmaceutycznego
Drukowane 3D Ti-64 są również coraz częściej stosowane w branżach o wysokiej wartości, takich jak robotyka, artykuły sportowe i zarządzanie temperaturą w elektronice, wykorzystując swobodę projektowania.
Następnie zagłębimy się w popularne techniki syntezy w złożu proszkowym stosowane do przetwarzania tego wszechstronnego proszku stopowego na gotowe komponenty o znaczeniu krytycznym.
Drukowanie 3D w metalu przy użyciu proszku tytanowego Ti-64
Zarówno technologia laserowa, jak i wiązki elektronów spieniają Ti-64 do pełnej gęstości na płycie konstrukcyjnej warstwa po warstwie:
Laserowa fuzja proszkowa (L-PBF)
- Selektywne topienie laserowe (SLM) i bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS)
- Zogniskowane lasery światłowodowe wysokiej mocy Yb lub Nd:YAG
- Atmosfera obojętnego argonu z poziomem tlenu poniżej 500 ppm
- Optyczne monitorowanie basenów roztopowych w czasie rzeczywistym
Fuzja elektronów w złożu proszkowym (E-PBF)
- Potężna wiązka elektronów o napięciu od 60 kV do 150 kV w próżni
- Ultraszybkie skanowanie wiązką z prędkością powyżej 25 000 mm/s
- Wysoka wydajność dla mniejszych komponentów
- Głębsze wtopienie ułatwia spawanie tytanu
W przypadku większych części, metody ukierunkowanego osadzania energii (DED) umożliwiają dodawanie materiału do struktur bazowych. Wiele metod AM umożliwia optymalizację właściwości mechanicznych i wykończenia powierzchni.
Korzyści
- Złożone geometrie nieobsługiwane podczas odlewania lub obróbki skrawaniem
- Skrócony czas realizacji i niższe koszty w porównaniu z etapami subtraktywnymi
- Minimalne marnotrawstwo materiałów i współczynnik zakupu do lotu przekraczający 90%
- Spójne wyniki w długich konfiguracjach po wybraniu odpowiedniego ustawienia
- Swoboda projektowania umożliwia wzrost wydajności
Jednak, aby z nich skorzystać, niezbędna jest skrupulatna obróbka wstępna i końcowa.
Etapy przetwarzania wstępnego i końcowego
Osiągnięcie wolnych od wad kompilacji wymaga zintegrowanych protokołów:
Przetwarzanie wstępne
- Macierze testowe do optymalizacji parametrów na dedykowanych maszynach
- Monitorowanie warunków proszku i proporcji ponownego mieszania
- Wstępna obróbka cieplna w celu zapewnienia jednolitej charakterystyki cząstek
- Staranne zagnieżdżanie i orientowanie części na płycie montażowej
Przetwarzanie końcowe
- Usuwanie części z płyty za pomocą cięcia drutem EDM / piłą taśmową
- Szeroko zakrojona obróbka i wykańczanie
- Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) w celu wyeliminowania wewnętrznych pustek
- Roztwarzanie, starzenie i stabilizacja obróbki cieplnej
- Końcowe testy walidacyjne zapewnienia jakości
Taka kompleksowa kontrola przetwarzania umożliwia wykorzystanie pełnego potencjału produkcji addytywnej przy użyciu Ti-64, poza poleganiem wyłącznie na drukarkach.
Specyfikacje
Partie stopu Ti-64 dla użytkowników z branży medycznej lub lotniczej wymagają certyfikacji:
Parametr | Typowe wartości |
---|---|
Chemia według AMS 4928 | Tabela powyżej |
Rozkład wielkości cząstek | D10 20μm, D50 35μm, D90 50μm |
Morfologia | Głównie sferyczne + satelity |
Gęstość pozorna | 2,7 - 3,2 g/cc |
Gęstość kranu | 3,2 - 4,0 g/cc |
Natężenie przepływu | 30 - 35 s dla 50 g, lejek Hall |
Analiza tlenu na powierzchni | < 2000 ppm |
Zanieczyszczenia | Fe < 3000 ppm, H < 100 ppm |
Niestandardowe przesiewanie do ciaśniejszych pasm jest możliwe, ale zwiększa koszty. Dopasowanie parametrów maszyny AM klienta i zatwierdzone kontrole jakości zapewniają powtarzalność wydajności w zadaniach produkcyjnych.
Tytan ti-64 do druku 3D z metalu Analiza dostępności i kosztów
Gatunek lotniczy Ti-6Al-4V ma wyższą cenę niż standardowe gatunki Ti dzięki specjalistycznemu topieniu, rygorystycznym testom kontroli jakości i inżynierii kształtu proszku:
Produkt | Ilość | Zakres cen |
---|---|---|
Proszek badawczo-rozwojowy Ti-64 | 0,5 kg | $500+ |
Proszek do prototypowania Ti-64 | 10 kg | $150+ za kg |
Ti-64 Proszek produkcyjny | 1000+ kg | $50+ za kg |
Koszty pozostają na wyższym poziomie, ale nadal się poprawiają, ponieważ AM skaluje wykorzystanie stopu Ti-64, umożliwiając optymalizację produkcji na skalę ekonomiczną. Małe próbki badawczo-rozwojowe można teraz kupić bez MOQ, ale zadania produkcyjne wymagają prognoz zamówień.
Porównanie Ti-64 z alternatywnymi stopami tytanu
Podczas gdy Ti-64 cieszy się najszerszą popularnością, inne klasy konkurują teraz jako alternatywne opcje AM:
Stop | Siła | Plastyczność | Odporność na utlenianie | Koszt |
---|---|---|---|---|
Ti-64 (Ti-6Al-4V) | Bardzo wysoka | Średni | Średni | $$$ |
Ti-5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr) | Bardzo wysoka | Średni | Lepiej | $$$ |
Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) | Wysoki | Wyższy | Dobry | $$ |
Ti-48Al-2Cr-2Nb (Ti4822) | Średni | Kruchy | Najlepszy | $$$$ |
Kluczowe zalety konwencjonalnego Ti-64 to:
- Sprawdzony materiałowy rodowód przez ponad 30 lat
- Gładsze wykończenia powierzchni w konstrukcjach AM
- Ustalone protokoły obróbki cieplnej
- Dane dopuszczalne dla kwalifikacji projektu
- Łatwo dostępne z konkurencyjną podażą
Ograniczenia Ti-64:
- Nie jest to tytan o najwyższej wytrzymałości
- Podatność na utlenianie termiczne bez kontroli
- Wymaga intensywnego prasowania izostatycznego na gorąco (HIP)
Tak więc każdy z opisanych kompromisów pomaga wybrać zoptymalizowane gatunki zgodnie z wymaganiami aplikacji.
![Tytan Ti-64 do druku 3D w metalu 8 Tytan ti-64 do druku 3D z metalu](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/AlSi50.jpg)
Podsumowanie
Produkcja addytywna zapewnia inżynierom bezprecedensową swobodę w projektowaniu wysokowydajnych komponentów tytanowych Ti-64, nieporównywalną ze starszymi technikami. Łącząc pojawiające się możliwości cyfrowe z obszernymi danymi materiałowymi zweryfikowanymi przez ponad 30 lat wdrożeń w przemyśle lotniczym i medycznym, inżynierowie mogą wdrażać innowacyjne nowe geometrie drukowane 3D, wykorzystując zalety Ti-64 przy zmniejszonym ryzyku kwalifikacji. Jednak skrupulatne kontrole nadal pozostają niezbędne w zakresie produkcji proszku, przechowywania, przetwarzania metalu AM oraz obróbki końcowej, aby w pełni wykorzystać potencjał tego wszechstronnego stopu o wysokiej wytrzymałości.
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