Druk 3D Inconel 625 Inconel 625 to stop niklowo-chromowo-molibdenowy, który może być drukowany 3D w postaci wysokowydajnych komponentów do wymagających zastosowań. Niniejszy przewodnik obejmuje wszystkie informacje na temat stopu Inconel 625 do produkcji addytywnej.
Przegląd Druk 3D z użyciem Inconelu 625
Inconel 625 jest nadstopem wykazującym:
- Wysoka wytrzymałość i twardość w podwyższonych temperaturach
- Doskonała odporność na korozję
- Dobra spawalność i obrabialność
- Odporność na utlenianie i pełzanie
Kluczowe właściwości sprawiają, że nadaje się do drukowania 3D złożonych geometrii przy użyciu proszków:
- Dostępne dla głównych procesów drukowania: DMLS, SLM, Binder Jetting
- Możliwość drukowania nawisów i kanałów wewnętrznych
- Dobra dokładność wymiarowa i wykończenie powierzchni
- Komponenty o wysokiej gęstości i drobnej mikrostrukturze
- Właściwości porównywalne lub przewyższające odlewane i kute
- Redukcja odpadów w porównaniu do technik subtraktywnych
Połączenie wytrzymałości, plastyczności i odporności na korozję stali Inconel 625 pozwala na tworzenie lekkich, wysokowydajnych części drukowanych w różnych branżach.
Skład Inconel 625
Typowy skład stopu Inconel 625:
- Nikiel - 58%
- Chrom - 20-23%
- Molibden - 8-10%
- Żelazo - maks. 5%
- Niob - 3-4%
- Śladowe ilości C, Si, P, S
Kluczowe pierwiastki stopowe, takie jak chrom, molibden i niob, zapewniają odporność na utlenianie w wysokich temperaturach, dodatkową twardość i wzmocnienie wydzieleniowe. Skład może być dostosowany do wymagań aplikacji.
Kluczowe właściwości Inconelu 625
Właściwości Inconelu 625:
- Gęstość - 8,44 g/cm3
- Temperatura topnienia - 1300°C
- Wytrzymałość na rozciąganie - 760-1380 MPa
- Granica plastyczności - 550 MPa
- Wydłużenie - 50%
- Moduł sprężystości - 200-217 GPa
- Przewodność cieplna - 9,8 W/m-K
- Współczynnik rozszerzalności cieplnej - 12,8 x 10-6 m/m°C
Równowaga między wysoką wytrzymałością, ciągliwością, odpornością na korozję i stabilnymi właściwościami w podwyższonych temperaturach sprawia, że ten nadstop jest przydatny w wymagających zastosowaniach.
Proszek Inconel 625 do druku 3D
Kluczowe właściwości proszku Inconel 625 do produkcji addytywnej:
Właściwości proszku Inconel 625
- Kształt cząstek - Głównie kulisty
- Wielkość cząstek - 15-45 mikronów
- Gęstość pozorna - 4 g/cm3
- Płynność - lekko spoista
- Czystość - nikiel + inne pierwiastki stopowe > 99,5%
- Zawartość tlenu - <500 ppm
Sferyczna morfologia i kontrolowany rozkład wielkości cząstek umożliwiają płynne rozprowadzanie proszku podczas drukowania. Wysoka czystość minimalizuje defekty.
Metody druku 3D z materiału Inconel 625
Popularne procesy produkcji addytywnej odpowiednie dla Inconelu 625 obejmują:
Metody druku 3D dla Inconelu 625
| Metoda | Opis |
|---|---|
| DMLS | Wykorzystuje laser do stapiania proszku metalu |
| SLM | Selektywne topienie laserowe proszku |
| Rozpylanie spoiwa | Wiąże proszek z płynnym środkiem |
| LENS | Laserowe kształtowanie siatki |
| EBM | Topienie wiązką elektronów w próżni |
DMLS i SLM oferują wysoką dokładność i wykończenie powierzchni. Strumieniowanie spoiwem jest bardziej ekonomiczne. EBM i LENS budują większe komponenty o kształcie zbliżonym do siatki. Parametry muszą być zoptymalizowane dla każdego procesu.
Zastosowania drukowanych w 3D części Inconel 625
Branże wykorzystujące komponenty Inconel 625 produkowane addytywnie:
Zastosowania drukowanego 3D Inconelu 625
| Przemysł | Zastosowania |
|---|---|
| Lotnictwo i kosmonautyka | Łopatki turbin, komory spalania, dysze |
| Ropa i gaz | Zawory, części głowicy odwiertu narażone na działanie kwaśnego gazu |
| Wytwarzanie energii | Rury wymiennika ciepła, wały pomp |
| Motoryzacja | Koła turbosprężarki, elementy układu wydechowego |
| Przetwarzanie chemiczne | Odporne na korozję części do obsługi płynów |
Inne zastosowania obejmują osłony termiczne, matryce do pras, reaktory jądrowe, sprzęt sportowy i implanty biomedyczne wykorzystujące wytrzymałość, plastyczność i biokompatybilność.
Korzyści płynące z druku 3D Inconel 625
Kluczowe zalety produkcji addytywnej z wykorzystaniem stali Inconel 625:
Korzyści płynące z druku 3D Inconel 625
- Możliwość tworzenia złożonych, zoptymalizowanych geometrii
- Krótszy czas realizacji i niższe koszty w porównaniu z obróbką skrawaniem
- Zmniejszona waga dzięki optymalizacji topologii
- Mniej odpadów w porównaniu do technik subtraktywnych
- Lepsze właściwości materiałowe niż odlewanie
- Brak konieczności stosowania drogich narzędzi lub matryc
- Konsolidacja podzespołów w pojedyncze części
- Personalizacja i szybkie prototypowanie
Druk 3D przezwycięża ograniczenia tradycyjnej produkcji w celu wytwarzania wysokowydajnych komponentów Inconel.
Ograniczenia druku Inconel 625
Wyzwania związane z drukiem 3D Inconel 625
- Wysoki koszt proszku Inconel 625
- Wymóg stosowania gazu obojętnego podczas drukowania
- Trudności w usuwaniu struktur wsparcia
- W celu złagodzenia naprężeń może być konieczna obróbka końcowa
- Testy potrzebne do zakwalifikowania wydrukowanych części
- Niższa ciągliwość niż w przypadku kutego Inconelu 625
- Ograniczona liczba wykwalifikowanych dostawców
- Duże części ograniczone objętością wydruku drukarki
Udoskonalenie procesu i kwalifikacje zwiększą zastosowanie komponentów Inconel 625 produkowanych addytywnie w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym.
Dostawcy proszku Inconel 625 do druku 3D
Renomowani dostawcy proszku Inconel 625 dla AM to m.in:
Dostawcy proszku Inconel 625
| Firma | Lokalizacja |
|---|---|
| Sandvik | Niemcy |
| Praxair | USA |
| Carpenter Additive | USA |
| AP&C | Kanada |
| SLM Solutions | Niemcy |
| Technologia LPW | WIELKA BRYTANIA |
Firmy te produkują proszek Inconel 625 przy użyciu atomizacji w gazie obojętnym i ściśle kontrolują rozkład wielkości cząstek, morfologię, zawartość tlenu i inne cechy jakościowe.
Analiza kosztów materiałów Inconel 625
Koszt proszku Inconel 625
| Ilość | Cena za kg |
|---|---|
| 1-10 kg | $100-150 |
| 10-50 kg | $80-120 |
| >50 kg | $50-100 |
Koszt jest wyższy niż w przypadku proszku ze stali nierdzewnej, ale niższy niż w przypadku stopów reaktywnych, takich jak tytan. Obowiązują rabaty przy zamówieniach hurtowych. Koszt części zależy również od geometrii produktu i szybkości produkcji.
Analiza porównawcza Inconel 625
Porównanie Inconelu 625 ze stalą nierdzewną i chromem kobaltowym
| Stop | Inconel 625 | Stal nierdzewna 316L | Stop CoCr |
|---|---|---|---|
| Gęstość (g/cm3) | 8.4 | 8.0 | 8.3 |
| Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) | 1035 | 515 | 655 |
| Temperatura topnienia (°C) | 1300 | 1370 | 1290 |
| Odporność na korozję | Doskonały | Dobry | Uczciwy |
| Koszt | Wysoki | Niski | Umiarkowany |
| Możliwość drukowania | Uczciwy | Doskonały | Dobry |
Inconel 625 oferuje najlepszą wydajność w wysokich temperaturach, ale wiąże się z wyższymi kosztami materiałowymi. Stal nierdzewna jest łatwiejsza w druku i tańsza. Chrom kobaltowy zapewnia równowagę w zastosowaniach dentystycznych i medycznych.
Najczęściej zadawane pytania
P: Jaki rozmiar cząstek jest optymalny dla druku 3D Inconel 625?
O: Zalecany jest zakres wielkości cząstek 15-45 mikronów, o kulistej morfologii i ścisłym rozkładzie dla optymalnej płynności i wysokiej gęstości upakowania podczas drukowania.
P: Który proces drukowania jest najbardziej odpowiedni dla Inconel 625?
O: DMLS i SLM wykorzystujące laser o dużej mocy zapewniają najlepszą dokładność, gęstość i wykończenie powierzchni. Strumieniowanie spoiwa oferuje szybsze prędkości budowy, ale niższe parametry mechaniczne.
P: Czy Inconel 625 wymaga obróbki cieplnej po druku 3D?
Tak, cykl wyżarzania i starzenia cieplnego jest często wykonywany w celu zmniejszenia naprężeń i osiągnięcia optymalnej plastyczności, wytrzymałości i innych właściwości mechanicznych.
P: Jakie branże najczęściej wykorzystują drukowany 3D Inconel 625?
O: Przemysł lotniczy i kosmiczny jest największym odbiorcą komponentów spalinowych. Ropa i gaz, wytwarzanie energii, motoryzacja i przetwórstwo chemiczne również wykorzystują drukowany 3D Inconel 625.
P: Czy możliwe jest drukowanie 3D funkcjonalnie stopniowanych części z Inconelu 625?
O: Tak, metody kontroli wokseli pozwalają na ciągłe zmienianie składu i mikrostruktury w ramach jednej drukowanej części poprzez precyzyjne mieszanie proszku i modulację lasera.
P: Czy Inconel 625 wymaga prasowania izostatycznego na gorąco po produkcji addytywnej?
O: Podczas gdy HIP może wyeliminować wewnętrzne puste przestrzenie i poprawić odporność na zmęczenie, ostatnie udoskonalenia procesu pozwalają obecnie na osiągnięcie pełnej gęstości podczas drukowania dla większości zastosowań.
P: Jakie procesy wykończeniowe są stosowane w przypadku drukowanego Inconelu 625?
Części drukowane często poddawane są obróbce ściernej, śrutowaniu, szlifowaniu i polerowaniu w celu wygładzenia powierzchni i usunięcia podpór. Można również zastosować prasowanie izostatyczne na gorąco.
P: Czy właściwości materiału Inconel 625 wydrukowanego w 3D są porównywalne z materiałem kutym?
Prawidłowo wydrukowany i przetworzony Inconel 625 może dorównać, a nawet przewyższyć wytrzymałość na rozciąganie, ciągliwość, odporność na pękanie i inne właściwości konwencjonalnie przetwarzanego stopu kutego.
P: Jakie względy projektowe mają zastosowanie do części Inconel 625 AM?
Drobne elementy wymagają grubszych ścian. Projekty powinny unikać nawisów, minimalizować podpory i uwzględniać naprężenia termiczne. Moduły można łączyć w monolityczne komponenty.
