Inconel 718 3D Baskı

Genel Bakış

Inconel 718, gaz türbini bileşenleri, roket motorları ve nükleer reaktörler gibi aşırı sıcaklık uygulamaları için yaygın olarak kullanılan yüksek mukavemetli bir nikel-krom süper alaşımıdır. Mükemmel mekanik özelliklerin, korozyon direncini ve işlenebilirliğin birleşimi, Inconel 718'i havacılık, petrol ve gaz, enerji üretimi ve otomotiv gibi endüstrilerde çok yönlü bir malzeme haline getirmektedir.

Son yıllarda, Inconel 718'in katmanlı imalatı (AM), karmaşık, yüksek performanslı metal parçalar üretmek için dönüştürücü bir üretim yöntemi olarak ortaya çıkmıştır. 3D baskı olarak da bilinen AM, geleneksel işleme veya dökümün kısıtlamaları olmaksızın, 3D bir modelden doğrudan katman katman bileşenler oluşturur.

Bu kılavuz, derinlemesine bir bakış sunmaktadır. Inconel 718 3D baskı, alaşım özellikleri, popüler AM işlem türleri, parametreler, mikro yapılar, mekanik davranış, son işlem, uygulamalar ve tedarikçiler dahil. Mühendislerin, tasarımcıların ve teknik program yöneticilerinin Inconel 718 3D baskıyı uygulamalarına ve basılı parçaları üretim kullanımı için nitelendirmelerine yardımcı olmayı amaçlamaktadır.

Inconel 718 Alaşımına Genel Bakış

Inconel 718, niyobyum, molibden, alüminyum ve titanyum gibi önemli alaşım elementleri içeren, çökeltmeyle sertleştirilmiş bir nikel-krom alaşımıdır.

Inconel 718 Bileşimi

Element	Ağırlık %	Amaç
Nikel	50-55%	Korozyon direnci, süneklik
Krom	17-21%	Oksidasyon direnci
Demir	Denge	Maliyet etkinliği
Niyobyum	4.75-5.5%	Yağış güçleniyor
Molibden	2.8-3.3%	Katı çözelti güçlendirme

Nikel ve krom, korozyon direnci ve yüksek sıcaklık kararlılığı sağlar. Niyobyum ve molibden gibi sertleştirme elementleri, çökeltme ve katı çözelti sertleştirme mekanizmaları yoluyla üstün mukavemet sağlar.

Inconel 718 Özellikleri

• 700°C'ye kadar mükemmel dayanım
• Yüksek darbe tokluğu ve yorulma direnci
• İyi oksidasyon ve korozyon direnci
• Yüksek sürünme kopma mukavemeti
• Standart tekniklerle kolayca şekillendirilir ve kaynak yapılır
• 8,19 g/cm3 yoğunluk

Bu özelliklerin kombinasyonu, Inconel 718'i çeliklerin ve alüminyum alaşımlarının yeteneklerinin ötesinde aşırı ortamlar için uygun hale getirir.

Inconel 718 3D Baskı Süreçler

Birkaç katmanlı imalat süreci, Inconel 718 ile başarı göstermiştir ve üretim uygulamaları için giderek artan bir şekilde benimsenmektedir:

Inconel 718 için Popüler AM İşlemleri

Süreç	Açıklama	Yoğunluk	Mikroyapı	Mekanik Özellikler
Lazer Toz Yatağı Füzyonu (L-PBF)	Lazer, toz katmanlarını eritir	99.5%+	Sütun taneleri, biraz gözeneklilik	İşlenmiş aralıkta çekme mukavemeti
Elektron Işını Toz Yatağı Füzyonu (E-PBF)	Elektron ışını tozu eritir	99.5%+	Sütun taneleri, biraz gözeneklilik	İşlenmiş aralıkta çekme mukavemeti
Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme (DED)	Odaklanmış ısı kaynağı, toz veya tel beslemesini eritir	99%	Epitelyal taneler, biraz gözeneklilik	İşlem parametrelerine göre değişken
Binder Jetting	Sıvı bağlayıcı, toz parçacıklarını seçici olarak birleştirir	60%+	Gözenekli, infiltrasyon gerektirir	Basılı olduğu gibi düşük, infiltrasyon ile iyileşir

L-PBF ve E-PBF, işlenmiş Inconel 718'e yaklaşan özelliklerle ,5'in üzerinde yoğunluklar elde edebilir. DED ve bağlayıcı püskürtme, tam yoğunluğa ulaşmak için son işlem gerektirir.

Her işlem, istenen mikro yapı ve özellikleri elde etmek için baskı parametrelerinin optimizasyonunu gerektirir.

Inconel 718 3D Baskı Parametreleri

Baskı parametreleri, basılı Inconel 718 parçaların ortaya çıkan mikro yapısını, kusurlarını ve mekanik performansını önemli ölçüde etkiler.

Temel Inconel 718 Baskı Parametreleri

Parametre	Tipik Aralık	Etki
Katman kalınlığı	20-100 μm	Yoğunluk, yüzey kalitesi
Lazer/ışın gücü	100-500 W	Erime havuzu boyutu, ısıtma hızı
Tarama hızı	100-1000 mm/s	Soğuma hızı, katılaşma
Kapak aralığı	50-200 μm	Kapakçıklar arasındaki bağ
Işın odağı	30-100 μm	Erime havuzu genişliği, derinliği
Toz boyutu	10-45 μm	Toz akışkanlığı, yüzey kalitesi

Daha ince katmanlar ve daha dar kapakçıklar yoğunluğu ve bağı artırır, ancak yapım hızlarını azaltır. Daha hızlı tarama daha ince taneler verir, ancak sıcak çatlamaya neden olabilir. Küçük toz boyutları yüzey kalitesini artırır.

Parametrelerin dikkatli bir şekilde optimizasyonu, tane yapısı mukavemetini, sünekliği, yüzey kalitesini ve baskı verimliliğini ayarlar.

Inconel 718 3D Baskı Mikro Yapıları

Inconel 718, AM işlemleri kullanılarak basıldığında çeşitli mikro yapılar sergiler:

Basılı Inconel 718'deki Mikro Yapısal Özellikler

• Yapı yönüne paralel sütun taneleri
• Ana plaka yönüyle eşleşen epitelyal taneler
• Tipik tane genişliği 100-400 μm
• Dendrit çekirdekleri ve interdendrit bölgeleri arasındaki katılaşma segregasyonu
• İşlenmiş ürüne kıyasla doku eksikliği
• γ” ve γ’ gibi sertleşme fazlarının çökmesi
• Eksik füzyondan kaynaklanan gözeneklilik ve mikro çatlaklar

Tane morfolojisi, baskı sırasında ısı akışını ve katılaşma modellerini takip eder. Ayrışma, çatlamaya neden olabilen kimyasal farklılıklara yol açar. Üniform, kontrollü bir mikro yapı elde etmek için dikkatli işlem gereklidir.

Isıl işlemler, elverişsiz fazları çözer ve optimum mukavemet için Ni3Nb gama-çift-asal gibi sertleşme çökeltilerini teşvik eder.

Basılı Inconel 718'in Özellikleri

AM işleme, uygun optimizasyon ile işlenmiş Inconel 718 ile karşılaştırılabilir mekanik özellikler elde edebilir:

Inconel 718 Mekanik Özellikleri

Mülkiyet	Basıldığı Gibi	İşlenmiş Değirmen-Tavlanmış
Çekme Dayanımı	1000-1300 MPa	1000-1200 MPa
Akma Dayanımı	500-1100 MPa	500-900 MPa
Uzama	10-35%	20-35%
Yorulma Dayanımı	100-600 MPa	300-500 MPa
Sertlik	25-50 HRC	25-35 HRC

Mukavemet, işlenmiş seviyeleri karşılar veya aşar, ancak uzama ve yorulma özellikleri daha düşük ve daha değişkendir.

Dikey ve yatay yapı yönleri arasında çekme anizotropisi gözlemlenir. Özellikler, kullanılan belirli AM işlem parametrelerinden büyük ölçüde etkilenir.

Basılı Inconel 718'in Son İşlemi

Yüzey kalitesini, boyutsal doğruluğu ve malzeme özelliklerini iyileştirmek için genellikle baskı sonrası işlemler gereklidir:

Yaygın Son İşlem Yöntemleri

• Isıl işlem – Optimum mikro yapı ve çökelti sertleşmesi geliştirir
• Sıcak izostatik presleme – İç boşlukları ve gözenekliliği kapatır
• Yüzey işleme – Kritik yüzeyler için yüzey pürüzlülüğünü azaltır
• Shot peening – Yorulma ömrünü iyileştirmek için sıkıştırma gerilmeleri indükler
• Kaplamalar – Gerekirse aşınma veya korozyon direnci sağlayın

Standart Inconel 718 yaşlanma sertleşmesi yaygın olarak kullanılır, ancak bazıları AM mikro yapıları için ısıl işlemi değiştirir. Yüzey kalitesi gereksinimlerinin katı olduğu yerlerde işleme, taşlama veya parlatma kullanılır.

Basılı Inconel 718'in Uygulamaları

Inconel 718 3D baskı için çok uygundur:

• Havacılık ve Uzay – Türbin bileşenleri, roket nozulları, motor tertibatları
• Enerji üretimi – Gaz türbini sıcak bölüm parçaları, nükleer yakıt kaplaması
• Otomotiv – Turboşarj tekerlekleri ve muhafazaları
• Petrokimya – Kuyu altı aletleri, vanalar, pompalar
• Uzay – Uydu ve fırlatma rampası bileşenleri
• Tıp – Diş implantları, cerrahi aletler

Geleneksel yöntemlere göre avantajları:

• Karmaşık geometriler için tasarım özgürlüğü
• Kafesler ve topoloji optimizasyonu yoluyla ağırlık azaltma
• Parça konsolidasyonu, azaltılmış montaj
• Talep üzerine üretim için daha kısa teslim süreleri
• Özelleştirilmiş şekiller, dijital olarak yönlendirilen envanterler

Sınırlamalar arasında, düşük üretim hacimleri için işlem maliyetleri ve düzenlenmiş endüstrilerdeki sertifikasyon zorlukları yer alır.

Basılı Inconel 718 Tedarikçileri

Birçok üretici dünya çapında Inconel 718 3D baskı hizmetleri sunmaktadır:

Hizmet Sağlayıcıları Seçin

Şirket	AM Süreçleri	Ek Malzemeler	Üretim Kapasitesi
GE Katkı Maddesi	DED, Bağlayıcı Püskürtme	Titanyum alaşımları, çelikler, süper alaşımlar	Büyük hacimler
Materialise	Lazer PBF	Titanyum, alüminyum, çelikler	Orta hacimler
3D Sistemler	Lazer PBF, Binder Jetting	Titanyum, paslanmaz çelik, CoCr, AlSi10Mg	Prototiplemeden orta hacimlere
Equispheres	Lazer PBF	Titanyum, çelikler, alüminyum	Küçük hacimler
Marangoz Katkısı	Lazer PBF, E-PBF	Titanyum, paslanmaz, takım çelikleri	Orta hacimler

Hem büyük OEM'ler hem de niş AM hizmet büroları Inconel 718 baskısı sunmaktadır. Birçoğu ikincil son işlem operasyonları sağlar.

Parça maliyetleri, sipariş büyüklüğüne, kalite gereksinimlerine ve kullanılan işleme yöntemine bağlı olarak tahmini 100-500$/lb aralığındadır.

Basılı Inconel 718 Parçaların Nitelendirilmesi

Havacılık ve diğer düzenlemeye tabi uygulamalar için katı nitelendirme protokolleri geçerlidir:

• Baskı yönelimleri aralığında mekanik test
• Kompozisyon uygunluğu için kimyasal analiz
• Kusur tespiti için tahribatsız değerlendirme (NDE)
• Isıl işlem, sıcak izostatik presleme, işleme denemeleri yoluyla uzun süreli performans değerlendirmesi
• Süreç tekrarlanabilirlik değerlendirmeleri
• Parametre optimizasyonu, mikro yapılar, kusur önleme dokümantasyonu

Çekme çubukları, yorulma numuneleri ve malzeme kuponları gibi test eserleri, basılı özelliklerin karakterizasyonunu optimize eder.

İlgili endüstri spesifikasyonlarına uyulması, sertifikasyon ve üretim onayını destekler.

SSS

Inconel 718 yazdırmak için hangi partikül boyutu önerilir?

10-45 mikron toz tipiktir, daha ince ~15 mikron toz yoğunluğu ve yüzey kalitesini iyileştirir ancak akışı ve geri kazanımı tehlikeye atar.

Inconel 718 yazdırırken gözenekliliğe ne sebep olur?

Yetersiz erime, katmanlar arasında füzyon eksikliği ve hapsolmuş gaz boşluklara neden olur. Enerji girdisini, tarama desenlerini, katman kalınlığını ve gaz akışını optimize etmek gözenekliliği azaltır.

Basılı Inconel 718'in yorulma ömrünü hangi son işlem iyileştirir?

Bilyalı dövme, çatlak oluşumunu ve büyümesini engelleyen faydalı sıkıştırma gerilmeleri indükler. HIP ve işleme ayrıca yüzey gözeneklerini kapatarak yardımcı olur.

Basılı Inconel 718, döküm ve dövme 718 ile nasıl karşılaştırılır?

AM, dökme ve dövme malzemenin mekanik özelliklerine yaklaşır, ancak daha ince, daha ayrışmış bir mikro yapıya sahiptir. Isıl işlem, dövme ürüne benzer çökelti sertleşmesi elde edebilir.

3D baskı için Inconel 718'e bazı alternatifler nelerdir?

Kobalt krom, 625 ve 686 gibi nikel süper alaşımlar ve çökelti sertleşen paslanmaz çelikler benzer yüksek sıcaklık özellikleri sunar. Daha düşük yoğunluğun kritik olduğu yerlerde titanyum alaşımları mükemmeldir.

Inconel 718 ve paslanmaz çelik bimetal bir parça 3D yazdırabilir misiniz?

Evet, yönlendirilmiş enerji biriktirme, çok malzemeli bileşenler oluşturmak için hassas toz veya tel anahtarlaması yaparak farklı alaşımlar arasında geçiş yapabilir.

Sonuç

Özetle, Inconel 718 3D baskı, bu yüksek mukavemetli süper alaşımı kullanarak olağanüstü tasarım özgürlüğü ve performans iyileştirmeleri sağlar. Parça gereksinimlerini proses yetenekleriyle eşleştirmek ve baskı parametrelerini optimize etmek, geleneksel yöntemlere kıyasla faydaları kullanmanın anahtarıdır. Kalite, özellikler, çok malzemeli yapılar ve maliyetteki devam eden gelişmeler, Inconel 718 AM'nin zorlu endüstriyel uygulamalarda benimsenmesini genişletmeye devam ediyor.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin