3D-utskrivna delar i Inconel

Översikt över Inkonel 3d-tryckt del

3D-printade delar av Inconel avser komponenter som tillverkas av pulver av superlegeringen Inconel med hjälp av additiv tillverkning (AM). Inconel-kvaliteter erbjuder exceptionell värme- och korrosionsbeständighet i kombination med hög hållfasthet, vilket gör dem idealiska för flyg- och rymdindustrin, kraftgenerering och andra krävande applikationer.

Viktiga egenskaper hos 3D-utskrivna delar av Inconel:

• Hög hållfasthet bibehållen till över 700°C
• Tål aggressiva miljöer, inklusive oxidation, korrosion
• Komplexa geometrier produceras direkt från CAD-modeller
• Kortare ledtider och kortare "buy-to-fly"-förhållanden jämfört med subtraktiv maskinbearbetning
• Val av Inconel 625, 718 legeringar och andra legeringar för att passa behoven
• Kräver varm isostatisk pressning (HIP) för att eliminera inre hålrum

Fortsätt läsa för att lära dig mer om populära Inconel-legeringar, mekaniska egenskaper, efterbearbetning, användningsområden och kvalificering av delar.

Legeringstyper

Vanliga Inconel-kvaliteter som används vid additiv tillverkning är

tabell 1: Populära superlegeringar av Inconel tillgängliga för AM-bearbetning

Dessa legeringar erbjuder exceptionella prestanda under värme- och korrosionsexponering, bättre än rostfritt stål. Inconel 718 används i störst utsträckning idag, men nya kvaliteter kommer att utöka möjligheterna ytterligare.

Egenskaper för Inkonel 3d-tryckt del

Viktiga egenskaper som 3D-utskrivna delar av Inconel uppvisar:

Tabell 2: Översikt över mekaniska och fysiska egenskaper hos Inconel AM-legeringar

Kombinationen av styrka, miljötålighet och stabilitet under extrema temperaturer gör Inconel till ett exceptionellt mångsidigt materialsystem för kritiska tillämpningar.

Noggrannhet för tryckta delar

Måttnoggrannhet och toleranser som kan uppnås med Inconel AM-legeringar:

Tabell 3: Översikt över trycknoggrannhet och ytfinhet för AM-delar i Inconel

Efterbearbetning som maskinbearbetning och ytbehandling kan ytterligare förbättra noggrannheten och ytfinishen. Uppgifterna ovan är vägledande - diskutera specifika krav med aktuella leverantörer för dina applikationsbehov.

Delprovning av 3d-tryckt del av inconel

För att kvalificera Inconel AM-komponenter för slutanvändning krävs standardiserade testprotokoll:

Tabell 4: Vanliga testmetoder för kvalificering av tryckta delar i Inconel AM

Data måste överensstämma med tillämpliga branschspecifikationer som AMS, ASME, AWS etc. enligt vad som krävs av slutanvändningen och driftsmiljön. Diskutera nödvändiga valideringstester med AM-leverantörerna.

Tillämpningar

Industrier som använder 3D-utskrivna delar i Inconel för krävande miljöer:

Tabell 5: Översikt över användningen av Inconel AM-delar i olika branscher

Inconel-legeringar ger lätta, högpresterande komponenter som ersätter konventionellt tillverkad hårdvara som inte klarar av att uppfylla applikationskraven.

Efterbearbetning av Inkonel 3d-tryckt del

Vanliga sekundära bearbetningar för AM-tryckta delar av Inconel:

Tabell 6: Rekommenderade tekniker för efterbearbetning av AM-tryckta delar i Inconel

Nästan alla delar kommer att genomgå HIP och värmebehandling före användning. Ytterligare kontroller under ytan som penetrantprovning eller CT-skanning ger också information om certifiering. Diskutera protokoll som är skräddarsydda för din komponent med AM-leverantörer.

Kostnadsanalys

Tabell 7: Kostnadsfaktorer för tillverkning av AM-delar i Inconel

Betydande återanvändning av pulver bidrar till kostnadseffektiviteten. Efterbehandlingssteg som maskinbearbetning och ytbeläggning medför också kostnader - budgetera 30% eller mer utöver tryckkostnaderna beroende på komplexitet.

För- och nackdelar

Fördelar

• Tål mycket högre driftstemperaturer än rostfria legeringar eller titanlegeringar
• Komponenterna bibehåller hög hållfasthet över hela temperaturområdet
• Oöverträffade geometrier för kylkanaler för förbättrad värmeöverföring
• Tryckfärdiga detaljer konkurrerar med eller överträffar mekaniska egenskaper hos gjuten Inconel
• Betydligt lättare tryckt hårdvara än traditionellt tillverkad
• Köp-till-flyg-förhållanden nära 100% med mycket lite bortkastat pulver
• Kortare ledtider tack vare digitala lager på begäran

Nackdelar

• Mycket höga materialkostnader med början runt $100 per kg för pulver
• Låg systemproduktivitet - cirka 5 kg pulver används per dag
• Betydande parameteroptimering krävs för nya delar och legeringar
• Omfattande kvalificeringstester krävs för flyg- och kärnkraftsindustrin
• Hög operatörskompetens krävs för specialiserad AM-utrustning
• Pulveråteranvändning upp till endast 10-20 cykler innan det måste bytas ut
• Porositet och restspänningar kräver HIP- och slutbearbetning

Vanliga frågor och svar

F: Vilken storlek har Inconel-delar som kan 3D-printas?

A: De senaste systemen klarar byggvolymer på upp till 1.000 mm i diameter och 600 mm i höjd. Större komponenter måste segmenteras i underenheter. Multilaserplattformar fortsätter att expandera detaljstorlekarna ytterligare.

F: Kräver tryckning av Inconel speciella lokaler eller utrustning?

A: Inconel trycks i allmänhet i inerta argongaskammare snarare än med filter eller vakuumsystem. Annars gäller standard AM-maskiner för metall utan exotiska tillägg. Hantering av fina pulver kräver försiktighet utan specifika rumskrav.

F: Vilken ledtid kan förväntas för beställningar av Inconel AM-delar?

S: Typiska offererade ledtider faller runt 4-10 veckor beroende på delstorlek, efterbehandling och testning som valts. Digitala lager minskar förseningar så att tryckta komponenter levereras snabbare än gjutgods med leveransbrist.

F: Vilka branscher erbjuder de bästa affärsmöjligheterna för Inconel AM?

A: Flyg-, rymd-, petrokemi- och kärnkraftssektorerna driver på användningen av högpresterande legeringar som Inconel. Även inom medicinteknik ökar efterfrågan på certifierade implantat. Standarddelar i rostfritt stål och verktygsstål är nu standardiserade, så mer exotiska legeringar väcker intresse.

Q: Möjliggör AM några nya applikationer för Inconel som inte varit möjliga tidigare?

A: AM möjliggör tidigare omöjliga konforma kylkanaler och ihåliga inre strukturer för att förbättra värmeöverföringen i trånga utrymmen. Delarna används också i raketer och satelliter där vikterna traditionellt varit för höga eller bearbetningen otillgänglig. Fortsatt FoU utökar framtida möjligheter ytterligare.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser