Обзор порошка жаропрочного сплава Inconel 718
Inconel 718 - высокопрочный, коррозионностойкий порошок никель-хромового сплава, используемый для аддитивного производства и 3D-печати металлов. Он обладает превосходными механическими свойствами и устойчивостью к окислению при высоких температурах.
Некоторые ключевые особенности Порошок сплава Inconel 718 включают:
- Высокая прочность и твердость
- Хорошая устойчивость к коррозии и окислению
- Отличная прочность при ползучести и усталости
- Сохраняет прочность и твердость при повышенных температурах
- Выдерживает термическую усталость и тепловые удары
- Может использоваться для криогенных применений
- Совместимость со многими процессами аддитивного производства
Инконель 718 востребован в аэрокосмической, нефтегазовой, автомобильной, медицинской и инструментальной промышленности, где требуется высокая прочность при высоких температурах, коррозионная стойкость и долговечность.
Виды порошков сплава Inconel 718
Порошок инконеля 718 с газовым распылением
Порошок Inconel 718 производится путем распыления расплавленного сплава струями инертного газа под высоким давлением. В результате образуются почти сферические частицы порошка с гладкой морфологией поверхности, идеально подходящей для аддитивного производства.
Преимущества:
- Отличная текучесть и плотность упаковки
- Постоянный гранулометрический состав
- Высокие показатели повторного использования порошка
- Хорошие механические свойства
- Низкая пористость и наличие оксидных включений
Ограничения:
- Дороже, чем порошок, распыляемый водой
- Ограничение по размеру частиц
Порошок инконеля 718, распыляемый водой
Водяное распыление Inconel 718 производится путем разрушения потока расплавленного сплава струями воды под высоким давлением. При этом образуются частицы порошка неправильной формы.
Преимущества:
- Более низкая стоимость по сравнению с порошком, распыляемым газом
- Более широкий диапазон размеров частиц
- Повышенная производительность при распылении
Ограничения:
- Плохая текучесть из-за неправильной формы
- Оксидные включения и проблемы пористости
- Снижение коэффициента повторного использования порошка
- Переменный гранулометрический состав
Применение и использование порошка сплава Inconel 718
Аэрокосмические компоненты
Инконель 718 широко используется для 3D-печати лопаток турбин, крыльчаток, выхлопных конусов, рам, воздуховодов и других высокотемпературных компонентов для авиационных двигателей и элементов конструкций.
Газовые турбины
Высокотемпературная прочность Inconel 718 позволяет использовать его для 3D-печати футеровок камер сгорания, теплозащитных экранов, сопел и лопаток турбин для промышленных и энергетических газовых турбин.
Автомобильные запчасти
Из инконеля 718 можно 3D-печатать высокопроизводительные автомобильные компоненты, такие как колеса и коллекторы турбокомпрессоров, которые подвергаются воздействию экстремальных температур и агрессивных выхлопных газов.
Биомедицинские имплантаты
Биосовместимость и коррозионная стойкость Inconel 718 позволяют использовать его для 3D-печати ортопедических и стоматологических имплантатов.
Оборудование для химической обработки
Отличная коррозионная стойкость Inconel 718 позволяет использовать его для 3D-печати клапанов, фитингов, реакционных сосудов и насосов для химической и нефтехимической промышленности.
Инструментальная оснастка и пресс-формы
Печатные инструменты и пресс-формы для литья под давлением из инконеля 718 сохраняют высокую прочность и термостойкость, что обеспечивает более длительный срок службы в условиях высокого давления и температуры.
Технические характеристики порошка сплава Inconel 718
| Параметр | Спецификация |
|---|---|
| Состав | 50-55% Ni, 17-21% Cr, 4,75-5,5% Nb, 2,8-3,3% Mo, 0,65-1,15% Ti, 0,2-0,8% Al, 0,08% C max, 0,35% Si max, 0,015% S max, 0,015% P max, бал. Fe |
| Плотность | 8,19 г/см3 |
| Температура плавления | 1260-1336°C |
| Средний размер частиц | 15-45 мкм |
| Морфология частиц | Сферическая |
| Скорость потока | ≥ 25 с/50 г |
| Кажущаяся плотность | ≥ 4,0 г/см3 |
| Повторное использование порошка | Минимальное 5-кратное повторное использование |
Конструктивные соображения при использовании порошка Inconel 718
- Детали с более толстыми стенками и конформной решетчатой структурой обеспечивают эффективный отвод тепла.
- Для лучшего спекания поддерживайте толщину профиля в пределах 0,4-2 мм.
- В комплект поставки входят прутки для испытаний на растяжение и образцы-свидетели для квалификации порошка.
- Используйте соответствующие опорные конструкции для свесов и наклонных поверхностей.
- Оптимизируйте ориентацию конструкции, чтобы минимизировать опоры и избежать выступов.
- Управление толщиной слоя, расстоянием между штрихами и стратегиями сканирования в зависимости от геометрии детали.
Параметры процесса печати на Inconel 718
Таблица: Рекомендуемые параметры для печати на Inconel 718
| Параметр | Порошковая кровать Fusion | Струйная обработка вяжущего | Направленное энергетическое осаждение |
|---|---|---|---|
| Мощность лазера (Вт) | 195-400 | – | 1000-2000 |
| Скорость сканирования (мм/с) | 600-1200 | – | 100-500 |
| Толщина слоя (мкм) | 20-50 | 100-200 | 200-1000 |
| Расстояние между люками (мкм) | 80-150 | – | – |
| Температура слоя (°C) | 100-200 | 60-80 | – |
| Инертный газ | Аргон | Воздух | Аргон |
| Уровень кислорода (%) | 0.03-0.1 | Воздух | 0.03-0.1 |
Поставщики порошка сплава Inconel 718
Таблица: Поставщики порошка Inconel 718
| Поставщик | Размер частиц | Форма поставки | Цена |
|---|---|---|---|
| AP&C | 15-45 мкм | Аргон в упаковке | $90-100/кг |
| Столярная присадка | 15-53 мкм | Аргон в упаковке | $75-120/кг |
| Sandvik Osprey | 5-150 мкм | Аргон в упаковке | $50-110/кг |
| Praxair | 10-45 мкм | Аргон в упаковке | $80-110/кг |
| Технология LPW | 10-45 мкм | Аргон в упаковке | $70-90/кг |
Советы по выбору поставщика:
- Убедитесь, что сертификация порошка соответствует отраслевым спецификациям, таким как AMS, ASTM, ISO.
- Получить паспорт безопасности, технический паспорт для получения информации о качестве и составе.
- Попросите образцы для проверки текучести, плотности, повторного использования и результатов печати.
- Сотрудничество с надежными поставщиками, обеспечивающими стабильность от партии к партии.
- Сравните цены и минимальные объемы заказов.
Установка, эксплуатация и обслуживание принтеров с использованием Inconel 718
Таблица: Руководство по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию принтера для Inconel 718
| Сцена | Руководство |
|---|---|
| Установка | Очистите зону сборки и удалите источники загрязнения. Установить вытяжную систему. Проверьте подключение инертного газа и наличие утечек. Калибровка всех датчиков, оптики и механических компонентов. |
| Операция | Установить контроль за состоянием окружающей среды, например, за уровнем аргона и влажностью. Настроить мониторинг уровня O2, расхода газа. Используйте рекомендуемые параметры обработки. Проведение тестовых испытаний для оптимизации параметров. Контролировать качество порошка и показатели повторного использования. |
| Техническое обслуживание | Регулярно очищайте оптику, устройство повторного покрытия и стеклоочистители. Осмотрите механические компоненты и направляющие. Предотвращение образования брызг и конденсата. При необходимости заменить фильтры в системе подачи газа. Контролировать систему обработки порошка. |
Как выбрать поставщика порошка Inconel 718
Правильный выбор поставщика порошка Inconel 718 - это ключ к получению стабильного и высококачественного порошка для печати конечных деталей. Вот несколько советов:
- Сертификаты качества - Поставщик должен иметь сертификаты ISO 9001 и AS9100.
- Техническая экспертиза - Обратите внимание на наличие опыта в области металлургии и порошковых технологий AM.
- Возможности тестирования - Поставщик должен проверять каждую партию порошка на состав, размер частиц, морфологию, плотность, текучесть и т.д.
- Прослеживаемость - Поинтересуйтесь источниками поставок, производственными документами, прослеживаемостью партий.
- Постпродажная поддержка - Выбирайте поставщика, обеспечивающего поддержку в вопросах обращения с порошками, их хранения, повторного использования и т.д.
- Выборка - Перед покупкой попросите образцы порошка для тестирования.
- Отзывы клиентов - Проверьте отзывы и обзоры поставщика на отраслевых форумах и в сетях.
- Ценообразование - Сравните цены разных поставщиков на порошок одной и той же марки. Рассмотрите возможность предоставления скидок за объем.
- Время выполнения - Поставщик должен обеспечить разумное время выполнения заказа при хорошем планировании запасов и производства.
Сравнение порошков Inconel 718 и нержавеющей стали с порошками кобальт-хрома
Таблица: Сравнение основных свойств порошков сплава Inconel 718, нержавеющей стали и кобальтохромового сплава
| Параметр | Инконель 718 | Нержавеющая сталь | Кобальтовый хром |
|---|---|---|---|
| Плотность | Выше | Средний | Выше |
| Прочность на разрыв | Выше | Средний | Нижний |
| Предел текучести | Выше | Средний | Нижний |
| Удлинение | Нижний | Выше | Выше |
| Твердость | Выше | Нижний | Средний |
| Коррозионная стойкость | Отличный | Хороший | Бедный |
| Термостойкость | Отличный | Бедный | Хороший |
| Стоимость | Выше | Нижний | Средний |
Основные выводы:
- Наибольшей прочностью и твердостью обладает Inconel 718, в то время как нержавеющая сталь имеет более высокое удлинение.
- Кобальтохром обладает меньшей прочностью, чем Inconel 718, но лучшей, чем нержавеющая сталь.
- Инконель 718 обладает гораздо более высокой жаро- и коррозионной стойкостью, чем нержавеющая сталь и кобальтохромовые сплавы.
- Инконель 718 дороже порошков из нержавеющей стали, но дешевле экзотических кобальт-хромовых сплавов.
Плюсы и минусы использования порошка Inconel 718
Плюсы
- Отличная прочность при растяжении, усталости и ползучести при высоких температурах
- Устойчивость к тепловым ударам и циклическим воздействиям
- Стойкость к окислению и коррозии в агрессивных средах
- Высокая твердость и износостойкость
- Легко поддается постобработке и механической обработке
- Легкодоступное порошковое сырье
Cons
- Высокая стоимость материала по сравнению со сталями
- Более низкое удлинение по сравнению с порошком из нержавеющей стали
- Восприимчивость к деформационно-возрастному растрескиванию
- Сложность сварки обычным плавлением
- Требуется горячее изостатическое прессование (HIP) для повышения плотности
- Ограниченное число квалифицированных поставщиков
Часто задаваемые вопросы о порошке Inconel 718
Вопрос: Какой диапазон размеров частиц рекомендуется для порошка Inconel 718?
Ответ: Для большинства процессов AM обычно рекомендуется использовать порошок Inconel 718 в диапазоне размеров частиц 15-45 мкм. Более мелкие порошки размером около 10-25 мкм могут помочь добиться лучшего разрешения.
Вопрос: Каков предел повторного использования порошка Inconel 718 в АМ?
Ответ: При правильном обращении порошок инконеля 718 может быть использован повторно до 5-10 раз. В процессе повторного использования необходимо следить за распределением порошка по размерам и его формой, чтобы определить степень деградации. Для повышения коэффициента повторного использования используйте системы просеивания и кондиционирования порошка.
Вопрос: Требуется ли для порошка Inconel 718 последующая обработка горячим изостатическим прессованием (HIP)?
Ответ: HIP помогает улучшить плотность, механические свойства и микроструктуру AM-деталей из Inconel 718. Однако при использовании рекомендуемых параметров сборки для достижения плотности выше 99,5% HIP может не потребоваться.
Вопрос: Какие методы постобработки используются для АМ-деталей из инконеля 718?
О: К распространенным видам последующей обработки относятся термообработка, HIP, механическая обработка, упрочнение, нанесение покрытий и горячая штамповка. Это позволяет улучшить качество обработки поверхности, точность размеров и эксплуатационные характеристики материала.
Вопрос: В каких отраслях промышленности используется порошок Inconel 718 для AM-приложений?
О: К основным отраслям промышленности, использующим порошок Inconel 718, относятся аэрокосмическая, нефтегазовая, энергетическая, автомобильная, химическая и биомедицинская. Применение порошка обусловлено требованиями к прочности при высоких температурах.
Вопрос: Какие сертификаты требуются для порошка Inconel 718 аэрокосмического класса?
Ответ: Производители порошков должны иметь сертификат AS9100. Партии порошка инконеля 718 должны соответствовать спецификации AMS AMS5662 и строгим стандартам испытаний для производства аэрокосмических компонентов.
Вопрос: Как изготавливается порошок Inconel 718?
Ответ: Для получения мелкодисперсного сферического порошка из расплавленного сплава для применения в АМ-технологиях Inconel 718 используется газовое распыление или плазменное распыление. Иногда используется также распыление водой.
Вопрос: Требуется ли для печати Inconel 718 инертная атмосфера?
Ответ: Да, инертная атмосфера аргона необходима для предотвращения окисления порошка Inconel 718 в процессе лазерной или электронно-лучевой печати с порошковым слоем оплавления.
Вопрос: В каких областях здравоохранения используются 3D-печатные детали из инконеля 718?
О: Инконель 718 используется для печати зубных имплантатов, хирургических инструментов, протезов и медицинских изделий благодаря своей биосовместимости, коррозионной стойкости и высокой прочности.
