3D Baskı Inconel

Inconel, ısı, korozyon ve basınç direnci ile bilinen nikel-krom bazlı bir süper alaşım ailesini ifade eder. Inconel'in 3D baskısı, havacılık, enerji ve otomotiv gibi endüstriler için geleneksel üretim yaklaşımlarına göre gelişmiş tasarım özgürlüğü ve mekanik özelliklerin kilidini açar.

Genel Bakış 3d baskı inconel

Inconel süper alaşımları, demir, niyobyum, molibden ve diğer elementlerin eklenmesiyle güçlendirilmiş nikel-krom malzemelerdir. Kayda değer sıcaklık, korozyon ve yorulma dirençleri Inconel'i zorlu uygulamalar için uygun hale getirir.

Toz yatak füzyon teknikleri kullanılarak yapılan 3D baskı, geleneksel yöntemlere kıyasla daha ince taneli ve üstün mukavemetli karmaşık Inconel parçaları üretmek için yeni bir potansiyel sunmaktadır. Temel faydalar şunlardır:

• Karmaşık, hafif geometrilerin imalatı
• Geliştirilmiş gerilme ve yorulma davranışı
• Daha yüksek hassasiyet ve tasarım esnekliği
• Daha kısa teslim süreleri ve daha düşük hacimler
• Optimize edilmiş kafes yapıları oluşturabilme
• Birbirine benzemeyen malzemelerin tek bir parçada birleştirilmesi

Avantajlara rağmen, kaliteli baskılı Inconel bileşenleri için artık gerilme, gözeneklilik riskleri ve işlem sonrası gibi zorlukların ele alınması gerekir.

Genel olarak, eklemeli üretim, ısı eşanjörleri, yanma donanımı, havacılık bileşenleri, biyomedikal implantlar ve aşırı ortam dayanıklılığı gerektiren diğer nişlerde yenilikçi Inconel uygulamalarının kilidini açar.

Kompozisyon 3d baskı inconel

Inconel, zorlu ısı, korozyon ve basınç uygulamaları için tasarlanmış iki düzineden fazla çökeltme ile sertleştirilmiş nikel bazlı malzemeye atıfta bulunan geniş bir süper alaşım markasıdır.

Yüksek nikel içeriği, katı çözelti güçlendirmesi sağlayan östenitik bir FCC kristal yapısı oluşturur. Krom, demir, niyobyum, molibden, alüminyum ve titanyum gibi ilave elementler, gelişmiş mekanik performans için çökelme sertleşmesini kolaylaştırır.

Tipik bileşim aralıkları:

Belirli Inconel kaliteleri, niş uygulamaları hedefleyen daha dar alaşım aralıklarına sahiptir. Örneğin:

Inconel 625

• 58% Ni
• 20-23% Cr
• 8-10% Mo
• 3-4% Nb
• 0-5% Fe

Inconel 718

• 50-55% Ni
• 17-21% Cr
• 4,75-5,5% Nb
• 2,8-3,3% Mo
• 0-1% Al

Ana alaşım elementlerinin etkileri:

• Nikel - Korozyon direnci ve süneklik sağlayan baskın element
• Krom - Cr oksitlerin oluşumu yoluyla oksidasyon direnci ve sertlik
• Niyobyum - Karbür oluşturucu çökelme güçlendirmesi için çok önemlidir
• Molibden - Katı çözelti güçlendirici
• Demir - Katı çözelti sertleşmesine katkıda bulunur
• Alüminyum + Titanyum - Alaşımları büyük ölçüde güçlendirmek için gamma prime çökeltileri oluşturur

3d baskı inconel Özellikler

Inconel malzemeler, standart paslanmaz çeliklerin çok ötesinde ısı direnci, korozyon performansı, yüksek mukavemet ve olağanüstü yorulma ömrünün olağanüstü bir kombinasyonunu sunar. Bu, onları daha yüksek maliyetlerine rağmen aşırı talepler için uygun hale getirir.

Fiziksel özellikler

• Yoğunluk - 7,9-8,5 g/cm3 arasında değişir
• Erime noktası - Tam bileşime bağlı olarak 1300-1450°C
• Elektriksel direnç - 70-94 μΩ-cm aralığı
• Termal iletkenlik - 10-20 W/m-K'de daha zayıf
• Termal genleşme katsayısı - Yaklaşık 13-16 (μm/m)/°C

Mekanik özellikler

• Çekme mukavemeti - 500-1500 MPa
• Akma dayanımı - 240-1200 MPa
• Uzama – 10-55%
• Sertlik - Rockwell B 80-150
• Elastisite modülü - 150-210 GPa
• Kırılma tokluğu - 100-300 MPa-m^1/2^

Performans sınırları

• Maksimum servis sıcaklığı - 650-1100°C
• Oksitlenme direnci - Havada 900-1100°C'ye kadar
• Sulu korozyon direnci - Geniş medya yelpazesi
• Sülfidasyon direnci - Sürekli 500-900°C

Yorulma dayanımı

Inconel'in önemli bir avantajı, termal ve mekanik gerilme döngüsü altında bile korunan olağanüstü yorulma performansıdır. Örneğin Inconel 718, 700°C'ye yakın sıcaklıklarda etkileyici 100.000 saatten fazla kopma ömrü sunar.

Katmanlı Üretim Yöntemleri

Inconel, bir lazer veya elektron ışınının dijital model kesitlerine dayalı olarak birbirini izleyen metal tozu katmanlarını kaynaştırdığı toz yatağı füzyon teknikleri kullanılarak 3D olarak basılabilir. Bu, eksiltici yöntemlerle ulaşılamayan karmaşık Inconel geometrilerini mümkün kılar.

Kullanılan iki baskın teknoloji şunlardır:

Lazer Toz Yatağı Füzyonu (L-PBF)

Doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS) olarak da bilinen bu yöntemde yüksek güçlü bir lazer toz yataklarını tarayarak parça kesitine uygun alanları seçici olarak eritir ve hızlı katılaşmanın ardından parçacıkları birbirine bağlar.

Elektron Işını Toz Yatağı Füzyonu (E-PBF)

Bir elektron ışını, CAD modeli geometrisine dayalı olarak toz katmanlarını kaynaştırmak için yüksek yoğunluklu enerji kaynağı sağlar. Yapı ortamı vakumludur ve ışın saçılması sorunlarını ortadan kaldırır.

L-PBF daha erişilebilir ve hızlıdır, E-PBF ise alüminyum veya bakır alaşımları gibi yüksek oranda yansıtıcı malzemeleri daha iyi işleyebilir. Her iki yöntem de alaşımların tek bir basılı bileşen içinde karıştırılmasına izin verir.

Süreçle ilgili hususlar

Inconel AM'ye özgü zorluklar arasında çatlama ve bozulmaya yol açan yüksek termal gerilmeler, geometrileri sınırlayan içsel artık gerilmeler, son işlem gerektiren baskılı pürüzlülük, çeliklere göre parametre geliştirme karmaşıklığı ve tasarım verilerinin eksikliği yer almaktadır.

Hedef mekanik performansa ulaşmak için tarama stratejisi, sıcaklık, ışın gücü, tarama aralığı, toz özellikleri, termal yönetim ve işlem sonrası süreçlerin dikkatli bir şekilde optimize edilmesi gerekir.

3d baskı inconel Yazdırılabilir Notlar

Basılan en yaygın dövme Inconel çeşitleri 75%'den fazla kullanımı temsil eden Inconel 625 ve Inconel 718'dir ve bunları Inconel 800, Inconel 686 ve niş uygulamalar için özel kaliteler takip etmektedir.

Inconel 625

İş gücü nikel-krom-molibden alaşımı, 980°C'ye kadar aşırı sıcaklıklarda bile olağanüstü sert lehimlenebilirlik ve korozyon performansı ile güç sunar. Yanma kutuları, motor valfleri, ısı eşanjörleri ve kimyasal işleme donanımı için kullanılır.

Inconel 718

Havacılık ve uzay sınıfı nikel çelik, 1.200 MPa'ya kadar olağanüstü akma dayanımına ve 650°C'de uzun süreli kullanımda özelliklerini koruma yeteneğine sahiptir. Yüksek mukavemeti, tokluğu ve yorulma direnci bu çeliği türbin kanatları ve diskler gibi uçuş donanımları için altın standart süper alaşım haline getirmektedir.

Inconel 800

1150°C'ye kadar karbürizasyon ve oksidasyon ortamlarına karşı olağanüstü direnç sağlayan demir-nikel-krom alaşımı. Kızdırıcı borularında, ısıl işlem ekipmanlarında, ateşlemeli ısıtıcılarda vb. kullanılır.

Inconel 686

Inconel 625'in tungsten ve molibden ilavesiyle geliştirilmiş taneler arası korozyon ve çukurlaşma performansı için tasarlanmış bir modifikasyonu. Baca gazı desülfürizasyon sistemlerinde ve nükleer buhar jeneratörlerinde kullanılır.

Özel notlar

Yüksek değerli uygulamalara yönelik Ar-Ge, sürünme, yorulma, aşınma veya korozyon direnci gibi özellikleri daha da artırmak için Inconel'i karbürler, yüksek entropili alaşımlar veya diğer partiküllerle karıştırır.

3d baskı inconel Mekanik Performans

Genel olarak, katkılı olarak üretilen Inconel, döküm veya dövme muadillerine göre daha iyi gerilme ve yorulma davranışı gösterir.

Örneğin, 3D baskılı Inconel 718, geleneksel olarak işlenmiş malzemeye kıyasla 30%'nin üzerinde daha yüksek akma ve gerilme mukavemetleri gösterirken, 10% uzamanın üzerinde kayda değer sünekliği korur.

Yaygın olarak basılan Inconel kalitelerinin tipik mekanik özellikleri

Artan mukavemet, baskılı Inconel için 5-10 mikrona kadar önemli ölçüde tane inceltilmesinden kaynaklanmaktadır (dövme için ASTM ortalama tane boyutu >50 mikron yerine). Bu Hall-Petch güçlendirmesi, korunan bazı intermetalik fazlarla birlikte gelişmiş mekanik yetenekleri açıklar.

Beklenen yükleme koşullarına göre uyarlanmış yönlü katılaştırılmış tip mikro yapılar ve dokular performansı daha da artırabilir. Öte yandan, uygun olmayan baskı parametrelerinden kaynaklanan gözeneklilik veya çatlama gibi kusurlar özellikleri olumsuz etkiler.

3d baskı inconel Uygulamalar

3D baskı, Inconel kullanımını karmaşık şekillere, hızlı geri dönüşlere veya özel alaşımlara ihtiyaç duyan daha performans açısından kritik uygulamalara genişletirken, malzeme sınırlarını zorlamayan daha basit bileşenler için geleneksel eksiltici teknikleri tamamlar.

Havacılık ve Uzay

Eklemeli olarak imal edilen roket tahrik parçaları, türbin kanatları, yakıt nozulları ve yanma gömlekleri, aşırı ısı akışları ve basınçlar altında geleneksel olarak işlenmiş süper alaşımlardan daha iyi performans gösterir. Optimize edilmiş soğutma kanalları ve daha hafif konsolide montajlar da gerçekleştirilmiştir.

Petrol ve Gaz

Kuyu başı donanımı, kuyu içi aletleri, sondaj uçları ve muhafazalar, başka türlü üretilmesi zor geometrilere ve gömülü sensör entegrasyonuna sahip baskılı yönlü katılaştırılmış Inconel bileşenlerinin gelişmiş aşınma ve korozyon direncinden yararlanır.

Enerji Üretimi

Isı eşanjörü boruları, kızdırıcı bobinleri ve gaz türbini sıcak bölüm bileşenleri, özel Inconel bileşimleri ve kritik alanları soğutan karmaşık konformal kanallar sayesinde 2-4 kat kullanım ömrüne sahiptir.

Otomotiv

Farklı Inconel kalitelerinin karıştırılması, egzoz manifoldu işlevselliğini entegre eden tek silindir kapaklarının 850°C'yi aşan sıcaklıklara erime veya çatlama olmadan dayanmasını sağlarken soğutma sıvısı akışlarını optimize eder.

Gelişmekte olan uygulamalar

Özel tıbbi ve dental implantlar, mikroakışkan reaktörler ve ısı alıcıları, elektroliz için elektrotlar ve niş havacılık rolleri özellikle Inconel AM esnekliğinden yararlanır.

Küresel Tedarikçiler ve Fiyatlandırma

Çeşitli fason üreticiler, metal yazıcılar, baskı büroları, toz satıcıları, yazılım şirketleri ve parça tamamlayıcıları küresel olarak baskılı Inconel bileşen üretimini desteklemektedir. Fiyatlar sipariş hacmi, tolerans gereksinimleri, teslim süresi ve kalite ihtiyaçları gibi faktörlere bağlı olarak değişir.

Tahmini parça maliyetleri:

Inconel baskılı parçalar aşağıdakiler arasında değişir $50-500 inç küp başına Karmaşıklık, sarf malzemesi kullanım oranları, çelik veya titanyum gibi geleneksel alaşımlara göre işleme zorlukları ve gerekli son işlem kalitesine bağlı olarak. Büyük hacimli taahhütler ölçek ekonomilerini önemli ölçüde iyileştirir.

Standartlar ve Spesifikasyonlar

Mevcut Inconel dövme işleme standartları tarafından yönlendirilen baskı parametresi geliştirme, bileşimin ve temel mekanik beklentilerin eşleşmesine yardımcı olur:

Bununla birlikte, baskılı Inconel için tasarım, kalifikasyon, test, sertifikasyon, toz işleme ve diğer hususları kapsayan AM'ye özgü standartlar hala gelişmektedir:

• ASTM F3055 - Toz Yatak Füzyonu ile Katmanlı Üretim Nikel Alaşımı (UNS N06625) için Standart Şartname
• ASTM F3056 - Toz Yatak Füzyonu ile Katmanlı Üretim Nikel Alaşımı (UNS N07718) için Standart Şartname
• ASME BPVC Bölüm IX - Kaynak, lehimleme ve kaynaştırma yeterlilikleri
• AWS D20.1 - Katmanlı imalat kullanılarak metal bileşenlerin imalatı

Bu spesifikasyonlara göre baskı süreci değişkenliğini kontrol ederken hammadde olarak belirlenmiş dövme kaliteleri kullanmak, tutarlı basılı Inconel özellikleri sağlar.

Eklemeli Olarak Üretilen Inconel'in Artıları ve Eksileri

Genel olarak, yazıcı yeteneklerinin uygulama gereksinimleri ve maliyetlerle dengelenmesi, Inconel bileşen üretimi için en uygun rotaları belirler.

SSS

S: 3D baskılı Inconel parçalarının kalitesini artırmak için en iyi uygulamalar nelerdir?

C: Parametre optimizasyonu, toz yönetimi, tarama stratejisi varyasyonları, özel termal döngüler, HIP ve ısıl işlemler, yüzey bitirme, CT taramaları ve kapsamlı mekanik doğrulama testlerinin tümü, tüm operasyonel yaşam döngüleri boyunca güvenilir basılı Inconel bütünlüğü sağlayan katkı süreci zorluklarının üstesinden gelmeye yardımcı olur.

S: Hangi baskı işlemi daha iyi Inconel parçaları üretir - lazer veya elektron ışını toz yatağı füzyonu?

C: Her iki yöntem de tam yoğunluklu Inconel bileşenlerine izin verir, ancak lazer yüzey kalitesini daha iyi ele alırken, elektron ışını daha düşük hızlarda olsa da daha yüksek en boy oranı özelliklerine olanak tanır. Performans ayrıca ışın gücü, spot boyutu, tarama yolu, hazne boyutu ve hassasiyet gibi belirli ekipman özelliklerine de bağlıdır.

S: Basılı Inconel yorulma ömrü geleneksel olarak üretilen bileşenlere kıyasla nasıldır?

C: Yüksek döngülü yorulma koşulları altında, katkılı olarak üretilen Inconel genellikle döküm ve dövme alaşımları karşılar veya aşar. Örneğin Inconel 718, dökümden 6-8 kat daha uzun ömür gösterir. Ancak karmaşık termal-mekanik yorulma altında, kusurlar diğer süreçlere göre optimizasyon seviyesine bağlı olarak daha kısa veya daha uzun ömürlere izin veren arızaları kontrol eder.

S: 625 ve 718 gibi yaygın kalitelerin ötesinde özel Inconel alaşımlarını 3D yazdırabilir misiniz?

C: Evet, Ar-Ge genellikle Inconel ailesi parametreleri dahilinde tungsten, tantal, kobalt, alüminyum, karbon ve diğerleri gibi elementlerin kontrollü ilaveleri yoluyla sertlik, mukavemet, süneklik, aşınma performansı, yüksek sıcaklık davranışı ve korozyon direnci gibi özellikleri artıran özel toz karışımları geliştirir.

S: Eklemeli olarak üretilen Inconel bileşenlerinin kullanımını daha da artıracak gelişmeler nelerdir?

C: Üretim maliyetlerini düşüren daha hızlı ekipman, AM ile eksiltici teknikleri tek bir sistemde birleştiren hibrit üretim, hataları en aza indirmek için gelişmiş süreç içi izleme ve kapalı döngü kontrolü, genişletilmiş alaşım seçenekleri, daha eksiksiz tasarım verileri ve özellikle baskılı Inconel'i hedefleyen titiz kalifikasyon standartlarının tümü benimsenmeyi artıracaktır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin