Введение в 3D-печать Inconel
Оглавление
Инконель - это никель-хромовый суперсплав, который может быть изготовлен методом 3D-печати с использованием различных технологий аддитивного производства металлов. В данном руководстве представлен подробный обзор 3D-печати из инконеля, включая применимые технологии, свойства материалов, области применения, рекомендации и многое другое.
Введение в 3D-печать из инконеля
Инконель относится к семейству суперсплавов на никель-хромовой основе, обладающих высокой прочностью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью. Основные свойства, позволяющие использовать инконель для 3D-печати, включают:
- Высокая температурная прочность и сопротивление ползучести
- Стойкость к окислению и коррозии
- Хорошие механические свойства
- Свариваемость и обрабатываемость
- Поставляется в виде порошка для процессов металлического AM
Разновидности сплавов Inconel, такие как Inconel 718 и 625, широко используются в аэрокосмических двигателях, газовых турбинах, ядерных реакторах и других ответственных областях. Аддитивное производство позволяет создавать сложные, оптимизированные детали из инконеля для улучшения эксплуатационных характеристик.
В данном руководстве рассматриваются марки инконеля для AM, применяемые процессы, параметры, свойства, области применения, последующая обработка, стоимость и сравнительный анализ.
Марки сплавов инконеля для 3D-печати
К основным суперсплавам Inconel, которые могут быть подвергнуты 3D-печати, относятся:
Марки инконеля для AM
Сплав | Состав | Основные свойства |
---|---|---|
Инконель 718 | Ni, Cr, Fe, Nb, Mo | Прочность, вязкость, свариваемость |
Инконель 625 | Ni, Cr, Mo, Nb | Коррозионная стойкость, усталостная прочность |
Инконель 939 | Ni, Co, Cr, W, Nb, Ti | Горячая твердость, прочность при ползучести |
Инконель X-750 | Ni, Cr, Fe, Ti, Al | Стойкость к высокотемпературному окислению |
- Инконель 718 - наиболее распространенная марка для 3D-печати благодаря оптимальной прочности и стоимости.
- Инконель 625 обладает наилучшей коррозионной стойкостью и подходит для применения в морских условиях.
- Инконель Х-750 выдерживает экстремальные температуры до 700°С.
- Градации оптимизированы для конкретных условий эксплуатации и требований.
- Возможно также создание и 3D-печать индивидуальных сплавов Inconel.
![Введение в 3D-печать Inconel 1 3D-печать из инконеля](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/K403-Powder.jpg)
Процессы 3D-печати для инконеля
Печать на инконеле может осуществляться как методом порошкового наплавления, так и методом направленного энергетического осаждения:
Процессы 3D-печати из инконеля
Процесс | Методы | Описание |
---|---|---|
Порошковая кровать Fusion | DMLS, SLM, EBM | Порошковый слой избирательно расплавляется лазером или электронным лучом |
Направленное энергетическое осаждение | LENS, металлоплазменное напыление, проволочно-дуговая АМ | Сфокусированный источник тепла плавит металлический порошок или проволоку. |
- Для печати по инконелю наиболее распространены процессы с порошковым слоем, такие как DMLS и EBM.
- Методы DED, такие как LENS, используются для ремонта и крупных деталей, имеющих форму, близкую к сетке.
- Параметры процесса должны быть оптимизированы для каждого конкретного сплава Inconel.
- Рекомендуется последующая обработка, например, термообработка для снятия напряжения.
Свойства 3D-печать из инконеля
3D-печатный инконель обладает следующими свойствами:
Свойства инконеля для 3D-печати
Недвижимость | Типовые значения |
---|---|
Плотность | 8,19 г/см3 |
Прочность на разрыв | 1000-1300 МПа |
Предел текучести | 500-1100 МПа |
Удлинение при разрыве | 10-40% |
Температура плавления | 1350-1430°C |
Теплопроводность | 11-20 Вт/мК |
Коррозионная стойкость | Отлично работает в различных условиях |
Теплостойкость | Отличное качество при температуре до 700°C |
- Механические свойства равны или превосходят свойства традиционно выпускаемого инконеля.
- Направленно затвердевшие микроструктуры приводят к анизотропным свойствам.
- Постобработка типа HIP повышает плотность, пластичность и изотропию.
- Свойства существенно зависят от параметров процесса 3D-печати.
Области применения 3D-печати из инконеля
К основным отраслям промышленности, использующим аддитивно изготовленные детали из инконеля, относятся:
Области применения трехмерной печати из инконеля
Промышленность | Используется |
---|---|
Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, детали двигателей, сопла, камеры тяги |
Нефть и газ | Арматура, устьевые компоненты, сосуды под давлением |
Ядерный | Внутренние устройства реактора, теплообменники |
Автомобильная промышленность | Колеса турбокомпрессоров, компоненты выхлопных систем |
Химическая | Насосы, клапаны, реакционные сосуды |
Медицина | Имплантаты, хирургические инструменты |
- Аэрокосмическая отрасль является крупнейшим потребителем критических для полетов компонентов из сверхпрочных сплавов.
- Нефтегазовая промышленность использует высокотемпературную прочность для скважинного оборудования.
- В атомной промышленности он используется для обеспечения стойкости к радиоактивной коррозии.
- В автомобильных спортивных приложениях используются преимущества легкой оптимизированной геометрии.
- В медицине используется биологическая совместимость имплантатов и инструментов.
Преимущества 3D-печати инконеля по сравнению с традиционным производством
Основные преимущества 3D-печати Inconel по сравнению с традиционными методами:
3D-печать в сравнении с литьем/обработкой
- Возможность получения сложных, органических геометрических форм, недоступных в других случаях
- Способность оптимизировать и комбинировать детали для увеличения массы и производительности
- Сокращение времени и затрат при мелкосерийном производстве
- Устранение ограничений на оснастку/приспособления, характерных для субтрактивных методов
- Позволяет проводить функциональные градации и оптимизацию топологии
- Сокращение отходов материалов с помощью оптимизированных конструкций
- Производство "точно в срок", по требованию, в непосредственной близости от места использования
Анализ затрат на 3D-печать из инконеля
Стоимость 3D-печати из инконеля зависит от:
Факторы, определяющие затраты
- Приобретение АМ-машины, эксплуатационные расходы
- Стоимость порошкового материала из инконеля (~$100-200/кг)
- Трудозатраты на дизайн, печать, постпечатную обработку
- Объем производства
- Размер деталей и сложность геометрии
- Требования к постобработке
Типовой диапазон стоимости деталей
- $50 - $500 за кг печатных деталей
- Мелкие детали ~ $100 - $5000
- Стоимость более крупных сложных аэрокосмических компонентов может составлять $15 000+
Проблемы 3D-печать из инконеля
К числу проблем, возникающих при использовании Inconel AM, относятся:
- Высокая стоимость материалов для порошка Inconel
- Контроль остаточных напряжений
- Требования к горячему изостатическому прессованию (HIP)
- Высокая шероховатость поверхности, требующая интенсивной обработки
- Ограниченное число способных поставщиков АМ-оборудования
- Оптимизация параметров процесса для каждой марки сплава
- Обеспечение повторяемости и стандартов качества
Дальнейшее развитие технологии AM продолжает улучшать возможности печати, качество обработки поверхности, свойства материалов и снижать стоимость печати Inconel.
Сравнение инконеля с другими материалами для 3D-печати
Инконель в сравнении с другими материалами для AM
Материал | Плюсы | Cons |
---|---|---|
Титановые сплавы | Низкая плотность, отличная прочность | Возможность работы при пониженных температурах |
Нержавеющие стали | Стоимость, доступность | Более низкая прочность по сравнению с инконелем |
Инструментальные стали | Твердость, износостойкость | Проблемы с трещинами |
Кобальтовый хром | Биосовместимость | Ограниченная высокотемпературная прочность |
Алюминиевые сплавы | Более низкая стоимость и плотность | Значительно меньшая прочность |
- Инконель обеспечивает наилучшее сочетание высокой прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости.
- Они дороже нержавеющих сталей, но могут работать при гораздо более высоких температурах.
- Титан имеет лучшее соотношение прочности и веса, но более низкий предел эксплуатации.
- Выбор зависит от конкретных требований к применению.
Основные выводы по 3D-печати из инконеля
- Никель-хромовые суперсплавы Inconel обеспечивают высокую прочность и термостойкость.
- Широко используются такие марки, как Inconel 718, 625, X-750, которые могут быть подвергнуты 3D-печати.
- Основными процессами являются порошковое наплавление, например, DMLS/SLM и DED-методы.
-найти - выгодно отличается от традиционно производимого инконеля и часто превосходит его.
- Основными областями применения являются аэрокосмические двигатели и ядерные реакторы.
- Стоимость печати составляет от $50-500 за кг, в зависимости от таких факторов, как размер.
- Нововведения направлены на облегчение печати, улучшение качества отделки и более широкое внедрение.
Вопросы и ответы
Вопрос: Для чего используется инконель в 3D-печати?
О: Инконель используется для 3D-печати высокопроизводительных компонентов, требующих термостойкости, для аэрокосмических двигателей, газовых турбин, ядерных реакторов и других применений.
Вопрос: Какой процесс 3D-печати лучше всего подходит для Inconel?
Ответ: Для печати сплавов Inconel наиболее распространены методы порошкового наплавления, такие как DMLS и SLM. Однако DED-процессы, такие как LENS, имеют преимущества при печати больших форм, близких к сетке.
Вопрос: Требуется ли 3D-печати из инконеля постобработка?
О: Да, для снятия внутренних напряжений и улучшения изотропии и свойств материала рекомендуется проводить последующую обработку, например, горячее изостатическое прессование (ГИП).
Вопрос: Является ли 3D-печатный инконель таким же прочным, как и кованый инконель?
О: Да, аддитивное производство позволяет получать детали из инконеля с механическими свойствами, соответствующими или превосходящими свойства традиционно изготавливаемого деформируемого инконеля.
Вопрос: В чем заключаются некоторые различия между Inconel 718 и 625?
О: Инконель 718 обладает лучшими общими механическими свойствами, в то время как инконель 625 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость, особенно в морской среде.
Вопрос: Сложно ли осуществлять 3D-печать из инконеля?
О: Печать на инконеле может быть более сложной по сравнению с такими металлами, как алюминий или титан. Требуется тщательная оптимизация параметров принтера для контроля остаточных напряжений и трещин.
Вопрос: Какая точность может быть достигнута при 3D-печати из инконеля?
Ответ: Точность размеров деталей из инконеля AM в зависимости от применяемого технологического процесса может составлять около ±0,1-0,2%. При необходимости точность может быть дополнительно повышена механической обработкой.
Вопрос: Является ли печатный инконель таким же прочным, как и горячий инконель?
О: Да, процессы порошкового наплавления позволяют получать тонкие микроструктуры в инконеле, что приводит к прочности, сравнимой или превышающей прочность деталей, полученных горячей обработкой.
Вопрос: Какую шероховатость поверхности можно ожидать при изготовлении деталей Inconel AM?
О: Шероховатость поверхности после печати обычно составляет 10-25 мкм Ra. Для получения более тонкой поверхности часто требуется дополнительная обработка и полировка.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
![металлический 3dp логотип малый](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731