Najlepszy proszek IN738 do druku 3D w 2023 roku

Przegląd proszku IN738 do druku 3D

IN738 to proszek nadstopu na bazie niklu, który jest szeroko stosowany w produkcji addytywnej wysokowydajnych części metalowych. Łączy w sobie doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach z przetwarzalnością, co czyni go idealnym wyborem do druku 3D komponentów lotniczych i przemysłowych.

Niniejszy artykuł stanowi kompleksowy przewodnik po proszku stopowym IN738 do zastosowań w druku 3D. Obejmuje on skład, właściwości, parametry drukowania, zastosowania, specyfikacje, dostawców, obsługę, kontrolę, porównania, zalety i wady oraz często zadawane pytania dotyczące proszku IN738. Kluczowe informacje przedstawiono w łatwych do odnalezienia tabelach.

Skład proszku IN738

IN738 ma skład stopu utwardzanego wydzieleniowo, zawierający różne pierwiastki rozpuszczone:

Element	Waga %	Cel
Nikiel	Równowaga	Element matrycy zapewnia odporność na korozję
Chrom	15 – 17	Odporność na utlenianie
Aluminium	3.4 – 4.4	Utwardzanie przez wytrącanie
Tytan	3.2 – 4.2	Utwardzanie przez wytrącanie
Żelazo	12,5 maks	Wzmocnienie roztworu stałego
Kobalt	8.5 – 10	Wzmocnienie roztworu stałego
Molibden	1.5 – 2.5	Wzmocnienie pełzania
Tantal	1 – 2	Utwardzanie przez wytrącanie
Węgiel	0,11 maks	Forma z węglików spiekanych

Śladowe ilości boru, cyrkonu i magnezu są również dodawane w celu kontroli struktury ziarna.

Właściwości proszku IN738

IN738 wykazuje następujące kluczowe właściwości:

Nieruchomość	Opis
Wysoka wytrzymałość	Doskonała wytrzymałość na rozciąganie i pełzanie do 750°C
Stabilność termiczna	Wytrzymałość i twardość utrzymana do 700°C
Odporność na utlenianie	Tworzy ochronną warstwę tlenku Cr2O3
Odporność na zmęczenie termiczne	Odporność na pękanie podczas cykli termicznych
Odporność na korozję	Wysoka odporność na korozję na gorąco i utlenianie
Przetwarzalność	Łatwe do spawania przy użyciu odpowiedniego materiału wypełniającego

Właściwości te sprawiają, że nadaje się on do komponentów lotniczych narażonych na ekstremalne naprężenia.

Parametry druku 3D dla proszku IN738

Zoptymalizowane parametry druku są niezbędne do przetwarzania proszku IN738:

Parametr	Wartość typowa	Cel
Grubość warstwy	20-50 μm	Cieńsze warstwy poprawiają rozdzielczość
Moc lasera	180-500 W	Warunki topnienia bez parowania
Prędkość skanowania	800-1600 mm/s	Równoważenie gęstości i czasu budowy
Rozstaw włazów	50-200 μm	Gęstość i właściwości mechaniczne
Struktura wsparcia	Minimalny	Łatwość usuwania, wykończenie powierzchni
Gaz obojętny	Argon	Zapobieganie utlenianiu podczas drukowania

Wybór parametrów zależy od takich czynników, jak geometria konstrukcji, wymagania mechaniczne, potrzeby w zakresie wykończenia powierzchni i orientacja.

Zastosowania drukowanych 3D części IN738

Produkowane addytywnie komponenty IN738 służą do krytycznych zastosowań w:

Przemysł	Komponenty
Lotnictwo i kosmonautyka	Łopatki turbin, komory spalania, części układu wydechowego
Wytwarzanie energii	Części ścieżki gorącego gazu, wymienniki ciepła
Motoryzacja	Koła turbosprężarki, zawory
Przetwarzanie chemiczne	Pompy, zawory, obudowy

Korzyści w porównaniu z odlewanymi/kutymi IN738 obejmują złożone geometrie, skrócony czas realizacji i stosunek zakupu do lotu.

Specyfikacje proszku IN738 do druku 3D

Proszek IN738 jest dostępny na rynku i spełnia wymagania dotyczące składu i jakości:

Parametr	Specyfikacja
Zakres wielkości cząstek	15-45 μm typowo
Kształt cząsteczki	Sferyczna morfologia
Gęstość pozorna	> 4 g/cc
Gęstość kranu	> 6 g/cc
Natężenie przepływu w hali	> 23 s dla 50 g
Czystość	>99,9%
Zawartość tlenu	<300 ppm

Inne zakresy rozmiarów, czystości i ściślejsze tolerancje są możliwe dla określonych zastosowań.

Dostawcy proszku IN738

Do renomowanych dostawców proszku IN738 należą:

Dostawca	Lokalizacja
Praxair	USA
Produkty Carpenter Powder	USA
Sandvik Osprey	WIELKA BRYTANIA
Erasteel	Szwecja
AMETEK	USA
Technologia LPW	WIELKA BRYTANIA

Ceny wahają się od $90/kg do $220/kg w zależności od jakości, rozkładu wielkości i ilości zamówienia.

Obsługa i przechowywanie proszku IN738

Jako metal reaktywny, proszek IN738 wymaga kontrolowanej obsługi:

• Przechowywać zamknięte pojemniki w chłodnym, suchym środowisku gazu obojętnego.
• Unikać kontaktu z wilgocią, kwasami i środkami utleniającymi
• Używanie przewodzących pojemników i sprzętu do przenoszenia
• Uziemienie sprzętu w celu rozproszenia ładunków elektrostatycznych
• Minimalizacja wytwarzania i gromadzenia się pyłu
• Zalecana lokalna wentylacja wyciągowa
• Przestrzegać środków ostrożności podanych w karcie charakterystyki

Właściwe przechowywanie i obsługa zapobiega zmianom właściwości lub zagrożeniom.

Kontrola i testowanie proszku IN738

Metody testowania jakości proszku IN738 obejmują:

Metoda	Testowane parametry
Analiza sitowa	Rozkład wielkości cząstek
Dyfrakcja laserowa	Rozkład wielkości cząstek
Obrazowanie SEM	Morfologia i mikrostruktura cząstek
EDX/XRF	Chemia i skład
XRD	Obecne fazy
Piknometria	Gęstość
Natężenie przepływu w hali	Płynność proszku

Testowanie zgodnie z obowiązującymi normami ASTM zapewnia spójność każdej partii.

Porównanie IN738 z alternatywnymi proszkami stopowymi

IN738 porównuje się do innych nadstopów na bazie niklu jako:

Stop	Odporność na utlenianie	Koszt	Możliwość drukowania	Spawalność
IN738	Doskonały	Średni	Doskonały	Dobry
IN718	Średni	Niski	Uczciwy	Doskonały
Haynes 282	Doskonały	Bardzo wysoka	Dobry	Ograniczony
Inconel 625	Dobry	Średni	Doskonały	Doskonały

Jeśli chodzi o drukowność i wydajność, IN738 zapewnia najlepszą równowagę w porównaniu z alternatywami, takimi jak IN718 lub Haynes 282.

Plusy i minusy proszku IN738

Plusy	Wady
Doskonała wytrzymałość i odporność na utlenianie w wysokich temperaturach	Droższy niż proszek ze stopu IN718
Łatwe do spawania przy użyciu odpowiedniego wypełniacza	Niższa ciągliwość przy rozciąganiu w temperaturze pokojowej
Szeroko zatwierdzone dla procesów AM	Wymaga prasowania izostatycznego na gorąco w celu zmniejszenia naprężeń
Wydajność porównywalna/wyższa do odlewu IN738	Wymagane przechowywanie i obsługa w kontrolowanej atmosferze
Możliwe złożone geometrie	Ograniczona wytrzymałość na pełzanie w wysokiej temperaturze

IN738 zapewnia wyjątkową wydajność w przypadku krytycznych części o przekroju gorącym, ale jest droższy niż inne opcje z nadstopu niklu.

Często zadawane pytania dotyczące proszku IN738 do druku 3D

Oto kilka najczęściej zadawanych pytań dotyczących proszku IN738:

P: Jaki rozmiar cząstek jest zalecany do drukowania IN738?

O: 15-45 mikronów to typowy zakres wielkości, zapewniający dobrą płynność wraz z wysoką rozdzielczością i gęstością. Drobniejsze cząstki poniżej 10 mikronów mogą poprawić gęstość i wykończenie powierzchni.

P: Co sprawia, że IN738 nadaje się do druku 3D?

O: Kluczowymi czynnikami są drukowalność, właściwości mechaniczne, spawalność i wcześniejsze wykorzystanie w konwencjonalnych procesach, które pomagają w walidacji. IN738 został zaprojektowany do obróbki kutej, dzięki czemu można go łatwo dostosować do produkcji addytywnej.

P: Jaka obróbka końcowa jest wymagana dla drukowanych części IN738?

O: Procesy końcowe, takie jak prasowanie izostatyczne na gorąco, obróbka cieplna i obróbka skrawaniem są zwykle potrzebne do zmniejszenia naprężeń i uzyskania wymaganych wymiarów, wykończenia powierzchni i właściwości końcowych.

P: Czy do drukowania IN738 niezbędne są struktury pomocnicze?

O: Zaleca się stosowanie minimalnych struktur wspierających, aby uniknąć trudnego usuwania ze złożonych powierzchni i kanałów. Sferyczny proszek IN738 dobrze przepływa i nie wymaga rozległych podpór.

P: Jakie są alternatywy dla proszku IN738 do druku 3D?

Kluczowe alternatywy to IN718, IN625, Hastelloy X, Haynes 282, Mar-M247 i C263. Jednak IN738 zapewnia najlepsze wszechstronne właściwości pod względem wydajności i możliwości produkcji.

P: Jaką gęstość można uzyskać dzięki drukowanym w 3D komponentom IN738?

O: Gęstości powyżej 99% są łatwo osiągane dla IN738 przy zoptymalizowanych parametrach druku 3D. Odpowiada to właściwościom tradycyjnie przetwarzanych kutych lub odlewanych produktów IN738.

P: Czy części IN738 mogą być obrabiane po wydrukowaniu 3D?

Tak, procesy obróbki skrawaniem, takie jak toczenie, wiercenie i frezowanie mogą być stosowane w celu uzyskania lepszego wykończenia powierzchni i dokładności. Do obróbki materiału IN738 utwardzanego wydzieleniowo wymagane są odpowiednie parametry narzędzi.

P: Jaka jest typowa chropowatość powierzchni wydrukowanych części IN738?

O: Wartości chropowatości powierzchni (Ra) wynoszące około 8-16 mikronów są typowe, ale można je jeszcze poprawić za pomocą obróbki skrawaniem i innych procesów wykończeniowych.

P: Czy IN738 wymaga prasowania izostatycznego na gorąco (HIP) po wydrukowaniu 3D?

O: Obróbka cieplna pomaga zmniejszyć naprężenia wewnętrzne i osiągnąć gęstość 100%, ale nie jest obowiązkowa. W przypadku zastosowań niekrytycznych może wystarczyć obróbka cieplna po zakończeniu procesu.

P: Jakie są typowe wady druku 3D obserwowane w przypadku IN738?

O: Wady takie jak porowatość, pękanie, zniekształcenia, niepełne stopienie i chropowatość powierzchni mogą wystąpić, ale są łagodzone przez zoptymalizowane parametry i procedury.