Титановый порошок для 3D-печати
Титановый порошок для 3d-печати - это прочный, легкий конструкционный металл, нашедший широкое применение в аддитивном производстве в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной отраслях. Порошки титановых сплавов, таких как Ti-6Al-4V, позволяют печатать сложные детали в 3D, обеспечивая высокую прочность, коррозионную стойкость и биосовместимость.
Низкая стоимость заказа
Обеспечиваем низкую минимальную партию заказа для удовлетворения различных потребностей.
OEM И ODM
Предоставление индивидуальных продуктов и услуг по проектированию для удовлетворения уникальных потребностей заказчиков.
Достаточный запас
Обеспечить быструю обработку заказов и предоставить надежный и эффективный сервис.
Удовлетворенность клиентов
Обеспечивать высокое качество продукции, ставя во главу угла удовлетворение потребностей клиентов.
поделиться этим продуктом
Оглавление
Обзор
Титан - прочный, легкий конструкционный металл, который находит широкое применение в аддитивном производстве в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной отраслях. Порошки титановых сплавов, таких как Ti-6Al-4V, позволяют печатать сложные детали в 3D, обеспечивая высокую прочность, коррозионную стойкость и биосовместимость.
Выборочное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM) позволяют перерабатывать тонкий титановый порошок в полностью плотные компоненты со сложным дизайном, которые невозможно получить с помощью механической обработки или литья. В этом руководстве рассматриваются составы титановых сплавов, данные о свойствах, области применения, параметры принтера и поставщики, чтобы использовать преимущества 3D-печати металлов.
Состав порошков для титановой печати
Титановые сплавы состоят в основном из титана и других легирующих элементов, таких как алюминий, ванадий, железо, молибден и другие, для улучшения специфических свойств. Наиболее распространенные марки титана для AM включают:
| Сплав | Ti Content | Основные легирующие элементы |
|---|---|---|
| Ti-6Al-4V | Bal. 88%+ | Алюминий 6%, ванадий 4% |
| Ti-6Al-4V ELI | Bal. 89%+ | Алюминий 6%, ванадий 4% |
| Ti 6242 | Bal. | Алюминий 6%, молибден 2% |
| Ti64 | Bal. 90% | Алюминий 6%, ванадий 4% |
- Ti-6Al-4V (Grade 5) - самый популярный титановый сплав, прочность которого обеспечивается стабилизацией +Al и закалкой осадками +V. Вариант со сверхнизким содержанием интерстиция (ELI) обладает высокой пластичностью.
- Сплав Ti 6242 заменяет часть ванадия, чтобы сделать его более подходящим для биосовместимых ортопедических имплантатов, требующих остеоинтеграции.
- Содержание таких микроэлементов, как железо, кислород, азот и углерод, сведено к минимуму, поскольку их присутствие сверх установленных пределов негативно сказывается на механических свойствах.
Свойства порошков для металло-титановой печати
Основные свойства материала, которые делают титановые сплавы привлекательными для использования в авиации и медицине, включают:
| Недвижимость | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-4V ELI |
|---|---|---|
| Плотность | 4,43 г/см3 | 4,43 г/см3 |
| Температура плавления | 1604-1660°C | 1650°C |
| Прочность на разрыв | 895-975 МПа | 860-965 МПа |
| Предел текучести (смещение 0,2%) | 825-869 МПа | 795-827 МПа |
| Удлинение | 10-16% | >15% |
| Модуль Юнга | 114 ГПа | 105 ГПа |
| Теплопроводность | 7,0 Вт/м-К | 7,2 Вт/м-К |
| Электрическое сопротивление | 170-173 мкм-см | 198 мкм-см |
- Высокая прочность при низкой плотности (в два раза меньше, чем у стали) делает титановые компоненты более легкими. По прочности он превосходит обычные алюминиевые сплавы, но при этом не подвержен коррозии.
- Достаточно вязкий для холодной штамповки. Варианты со сверхнизким содержанием интерстиция, такие как Ti64 ELI, еще больше увеличивают удлинение.
- Температура плавления превышает 1600°C. Хорошо сохраняет свойства при 400-500°C.
- Тепло- и электропроводность довольно низкие, чтобы избежать искр и изолировать тепло.
Области применения металлических 3D-печатных деталей из титана
Аэрокосмическая промышленность
- Конструктивные кронштейны, ребра жесткости, крыльчатки и фитинги
- Облегченные корпуса турбокомпрессоров и теплообменники
- Конформные каналы охлаждения, интегрированные в турбинные секции реактивных двигателей
- Рамы для БПЛА/беспилотников, изготовленные по индивидуальному заказу и соответствующие компонентам
Медицина и стоматология
- Ортопедические имплантаты для колена, бедра, позвоночника и челюсти, такие как ацетабулярные чашки
- Зубные абатменты для коронок и мостов
- Индивидуальные пластины для реконструкции черепа с учетом анатомии пациента
Автомобильная промышленность
- Кронштейны корпуса двигателя и компоненты подвески
- Конформное охлаждение с близким контуром, интегрированное в литьевые формы
- Облегченные роторы тормозных дисков со сложной геометрией воздушного потока
Параметры процесса 3D-печати титана
Ключевые параметры при использовании титанового порошка в процессах порошковой плавки:
Настройки LPBF
| Параметр | Диапазон |
|---|---|
| Мощность лазера (Вт) | 170-380W |
| Скорость сканирования (мм/с) | 700-1100 мм/с |
| Размер луча (мкм) | 75-115 мкм |
| Высота слоя (мкм) | 20-75 мкм |
| Расстояние между люками (мкм) | 80-160 мкм |
| Экранирующий газ | Аргон |
Настройки EBM
| Параметр | Диапазон |
|---|---|
| Мощность луча (Вт) | 3 кВт |
| Скорость луча (мм/с) | До 8 м/с |
| Размер балки (мм) | 0.2-0.4 |
| Высота слоя (мм) | 0.05-0.2 |
| Температура сборки (°C) | 650-800°C |
LPBF требует опорных конструкций, в то время как EBM создает металл без посторонней помощи. Плотность ≥99% достигается после снятия напряжения и горячего изостатического прессования. Минимальная толщина стенок обычно достигает 100-150 микрон.
Поставщики титановых порошков для печати
Ведущие компании по производству металлов сертифицировали титановые порошки для аддитивных процессов:
| Компания | Предлагаемый класс Ti | Морфология | Размер частиц |
|---|---|---|---|
| AP&C | Ti-6Al-4V, Ti64 ELI | Плазменное распыление, сферическая форма | 15-53 микрон |
| Tekna | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Распыление плазмы | 15-45 мкм |
| Столярная присадка | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Распыление газа | 10-45 мкм |
| ATI Powder Metals | Ti-6Al-4V | Распыление плазмы | 10-45 мкм |
| Sandvik Osprey | Ti6Al4V, Ti 6242, Ti64 ELI | Распыляемый газ, сферический | 15-100 микрон |
Стоимость титановых порошков для печати
Как передовой легкий сплав для высокопроизводительных применений, титановый порошок стоит дорого:
- Цены на материалы варьируются от $200 до $500 за кг.
- Нестандартные сплавы с малым размером частиц и высокой чистотой еще больше увеличивают затраты
- Переработанный порошок дешевле при условии хорошей текучести
Постобработка титановых 3D-печатных деталей
После печати титановые детали подвергаются обработке:
Удаление опоры - Аккуратное отделение опор с помощью электроэрозионной резки, где это возможно, отщелкивание мелких элементов
Снятие стресса - Мягкая термообработка всей плиты до 650°C в течение 2 часов в аргоне для снижения остаточных напряжений
Горячее изостатическое прессование - HIP-процесс при 920°C и 100 МПа в течение 3 часов для закрытия внутренних пустот >99% плотность
Лечение раствором - Выдержка при 705°C в течение 1 часа, затем воздушная/водная закалка для получения желаемой микроструктуры
Обработка - Фрезерование с ЧПУ критических сопрягаемых поверхностей для соблюдения допусков на размеры
Дробеструйная обработка + кислотная травля - Алюмооксидная дробь с последующим кислотным травлением для очистки поверхностей
Испытание качества - Убедитесь, что химический состав, микроструктура, качество послойной обработки и механические свойства соответствуют спецификациям
Стандарты для титановой 3D-печати
| Стандарт | Название | Организация |
|---|---|---|
| ASTM F2924 | Стандартная спецификация на аддитивное производство титана-6 алюминия-4 ванадия методом порошкового наплавления | ASTM |
| ASTM F3001 | Стандартная спецификация на аддитивное производство титана-6 алюминия-4 ванадия ELI (Extra Low Interstitial) с использованием порошкового наплавления | ASTM |
| AMS 2801 | Термическая обработка деталей из титанового сплава | SAE International |
| AMS 2879 | Процесс газового распыления порошка титана | SAE |
| AMS 700 | Аналитические процедуры и методы испытаний порошков и продуктов порошковой металлургии | SAE |
Перспективы развития порошковой печати с использованием титана
В то время как аэрокосмическая отрасль в настоящее время является лидером спроса на 70% благодаря значительной консолидации деталей и снижению веса, внедрение титанового AM будет ускоряться в автомобильной промышленности, производстве спортивных товаров и других потребительских секторах по мере снижения стоимости. Другие области применения титановой печати включают:
Аэрокосмическая промышленность - Более крупные и полностью напечатанные первичные конструкции, такие как лопатки турбин и будущие секции пассажирских салонов, используют преимущества в сложности конструкции, консолидации деталей и коррозионной стойкости.
Биомедицина- Увеличение количества протезов и имплантатов, адаптированных к анатомическим особенностям пациента, таких как спинные кейджи с решетчатой внутренней поверхностью, способствующей врастанию тканей, что обеспечивается биосовместимостью титана и его способностью скреплять кости.
Автомобильная промышленность - Облегченные компоненты подвески, шасси и силовых агрегатов, такие как шатуны и коленчатые валы, а также высокоэффективные клапаны и поршни, отличающиеся усталостной прочностью и устойчивостью к повышенным температурам.
Нефть и газ - Корпуса устьевых клапанов и буровой инструмент с преимуществами коррозионной стойкости в горячей кислой среде, содержащей сероводород и хлориды. Архитектура разработана таким образом, чтобы максимально увеличить поток.
Потребительские товары - Индивидуальные спортивные снаряды, такие как велосипедные рамы и головки клюшек для гольфа, соответствующие индивидуальным профилям. Используется высокая прочность по отношению к весу и гибкость форм; более полное внедрение ожидает снижения затрат.
Руководство покупателя для 3D-принтеров с титановым порошком
Основные требования к принтеру включают:
Точность - жесткий контроль и калибровка бассейна расплава для обеспечения постоянства механических свойств при больших объемах производства
Инертная атмосфера - Аргон высокой чистоты с реактивным титановым материалом для предотвращения загрязнения кислородом, азотом
Автоматизация - системы обработки порошка для минимизации воздействия и обеспечения непрерывного производства
Smart Software - Специальные стратегии сканирования, адаптированные к тепловой истории
Ведущие модели включают:
- 3D Systems DMP Factory 500
- GE Additive Concept Laser Xline 2000R
- Четырехлазерная система EOS M 400-4
- Лазерный станок Renishaw RenAM 500 Quad
Сравнение затрат: Аддитивное производство титана в сравнении с механической обработкой
| Аспект стоимости | Производство присадок | Обработка с ЧПУ |
|---|---|---|
| Стоимость материала | $200-$500 за кг | $100-$150 за кг |
| Труд | ~2-3X время производства | Ускоренное время обработки |
| Использование оборудования | ~$50 за час работы принтера | $70-$200 за час работы станка с ЧПУ |
| Соотношение покупки и полета | Эффективное использование 1:1 | До 20:1 по расходу материала |
| Общая стоимость сегодня | $150-$1000 за кг | $50-$200 за кг |
| Прогноз будущего производства | $50-$150 за кг | Перебоев в работе не ожидается |
Сегодня аддитивное производство обходится в 2-10 раз дороже обычной механической обработки титана в зависимости от объема закупки и ожидаемого качества, но при этом обеспечивает большую свободу проектирования.
По мере роста производительности AM и утверждения большего количества конечных компонентов в различных отраслях промышленности, прогнозируемые затраты станут конкурентоспособными по сравнению с механической обработкой за счет значительного облегчения и консолидации деталей - продемонстрировано снижение веса до 65%.
Влияние на окружающую среду: 3D-печать металла по сравнению с механической обработкой
| Метрика устойчивости | Аддитивное производство металлов | Обработка металлов с ЧПУ |
|---|---|---|
| Использование энергии | HIGH - выборочная подача лучей по точкам | Низкая энергоемкость |
| Эффективность материалов | Почти чистая форма, очень мало отходов | До 90% материалов, потерянных при вычитании стоковых прутков |
| Многоразовое использование | 90%+ восстановление порошка, вторичная переработка | Металлические чипы не имеют путей повторного использования |
| Выбросы CO2 | Снижение расхода энергии на готовую деталь | Сравнительно больше углерода выбрасывается при производстве одного и того же компонента |
Несмотря на высокое локальное потребление энергии, AM позволяет значительно экономить материалы за счет оптимизации веса конструкций и повторного использования порошка, что минимизирует воздействие на окружающую среду на системном уровне.
Вопросы и ответы по 3D-печати с использованием металлического порошка
Вопрос: Какой гранулометрический состав рекомендуется для титановых порошков, используемых в AM?
О: Большинство титановых порошков для 3D-печати имеют размер частиц от 15 микрон до 45 микрон. Некоторые распределения доходят до 105 микрон. Ключевым фактором является высокая текучесть порошка и плотность упаковки.
Вопрос: Какой метод последующей обработки используется для повышения плотности титановых деталей, отпечатанных в процессе печати, до уровня, близкого к 100%?
О: Горячее изостатическое прессование всей 3D-печатной формы при температуре около 920°C под давлением 100 МПа в течение 3+ часов необходимо для полного закрытия внутренних пустот и микропористости в титановых печатных деталях после удаления опор.
Вопрос: Обладает ли титановый сплав Ti-6Al-4V хорошей свариваемостью для последующей обработки металлических 3D-печатных деталей?
О: Да, титан класса 5 Ti 6-4 обеспечивает отличную совместимость со сваркой TIG и лазерными методами для соединения сложных печатных узлов или обеспечения водонепроницаемых уплотнений благодаря низкому содержанию кислорода - гораздо лучше, чем нержавеющая сталь. Но при этом требуется соответствующая защита.
Вопрос: В какой отрасли наиболее востребовано аддитивное производство металлов с использованием титановых сплавов?
О: В аэрокосмическом секторе в настоящее время используется более 50% мощностей по аддитивному производству титана благодаря высокоценным конструкционным приложениям, получающим значительные преимущества от снижения веса за счет оптимизации топологии конструкций и консолидации традиционно собираемых компонентов.
Вопрос: Требуется ли термическая обработка после обработки титановых деталей, изготовленных методом плавления на силовой подушке?
О: Да, снятие напряжения, горячее изостатическое прессование, обработка раствором и старение - все это необходимые виды термообработки для 3D-печатных титановых компонентов, чтобы добиться стабильности размеров, микроструктурных преобразований и оптимальных механических свойств, таких как твердость, предел прочности и текучести.
Вопрос: Какой состав титанового сплава предпочтительнее для медицинских имплантатов - Ti64 или Ti6242?
О: Хотя и Ti6Al4V, и Ti6242 позволяют создавать биосовместимые печатные имплантаты, соответствующие анатомии пациента, хирурги-ортопеды предпочитают сплав с меньшим содержанием ванадия из-за проблем с остеоинтеграцией, препятствующих росту кости, поэтому Ti6242 используется чаще.
Получить последнюю цену
О компании Xmetto
Категория продукта
ГОРЯЧАЯ РАСПРОДАЖА
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
