Η καλύτερη σκόνη IN939 για 3D εκτύπωση το 2023

Επισκόπηση της σκόνης IN939 για τρισδιάστατη εκτύπωση

Το IN939 είναι μια σκόνη υπερκράματος υψηλής απόδοσης με βάση το νικέλιο, σχεδιασμένη για την προσθετική κατασκευή κρίσιμων εξαρτημάτων που χρειάζονται εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό το άρθρο παρέχει έναν ολοκληρωμένο οδηγό για τη σκόνη IN939 για εφαρμογές τρισδιάστατης εκτύπωσης σε αεροδιαστημικό, αυτοκινητιστικό, ενεργειακό και βιομηχανικό τομέα.

Οι βασικές πτυχές που καλύπτονται περιλαμβάνουν τη σύνθεση του IN939, τις ιδιότητες, τις παραμέτρους εκτύπωσης, τις εφαρμογές, τις προδιαγραφές, τους προμηθευτές, το χειρισμό, την επιθεώρηση, τις συγκρίσεις με εναλλακτικές λύσεις, τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς και τις συχνές ερωτήσεις. Τα ποσοτικά δεδομένα παρουσιάζονται σε εύχρηστους πίνακες.

Σύνθεση της σκόνης IN939

Το IN939 έχει μια σύνθετη σύνθεση κράματος σκλήρυνσης λόγω κατακρήμνισης:

Στοιχείο	Ποσοστό βάρους	Σκοπός
Νικέλιο	Ισορροπία	Στοιχείο κύριου πίνακα
Χρώμιο	15 – 18	Αντοχή σε οξείδωση
Αλουμίνιο	3.8 – 4.8	Σκλήρυνση από κράμα διασποράς
Τιτάνιο	0.9 – 1.4	Σκλήρυνση από κράμα διασποράς
Κοβάλτιο	12 – 15	Ενίσχυση στερεού διαλύματος
Ταντάλιο	3.8 – 4.8	Μορφοποιητής καρβιδίου
Άνθρακας	0.05 – 0.15	Μορφοποιητής καρβιδίου
Βόριο	0.006 – 0.012	Ενισχυτής ορίων κόκκων

Προστίθενται επίσης ίχνη ζιρκονίου, μαγνησίου και θείου για βελτιωμένες ιδιότητες.

Ιδιότητες της σκόνης IN939

Το IN939 διαθέτει έναν εξαιρετικό συνδυασμό ιδιοτήτων:

Ακίνητη περιουσία	Περιγραφή
υψηλή αντοχή	Εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό και θραύση σε ερπυσμό έως 1050¡"C
Θερμική σταθερότητα	Αντοχή που διατηρείται έως τους 1000¡"C
Αντοχή σε ερπυσμό	Υψηλή διάρκεια ζωής σε υψηλές θερμοκρασίες
Αντοχή σε οξείδωση	Σχηματίζει προστατευτική κλίμακα οξειδίου Cr2O3
Αντοχή σε θερμική κόπωση	Αντιστέκεται σε ρωγμές κατά τη διάρκεια θερμικών κύκλων
Σταθερότητα φάσης	Σταθερή μικροδομή μετά από παρατεταμένη έκθεση
Αντοχή στη διάβρωση	Ανθεκτικό σε θερμή διάβρωση, οξείδωση, θείωση

Οι ιδιότητες επιτρέπουν τη χρήση σε ακραία θερμικά και μηχανικά φορτία.

Παράμετροι τρισδιάστατης εκτύπωσης για τη σκόνη IN939

Οι τυπικές παράμετροι επεξεργασίας ΑΜ για το IN939 περιλαμβάνουν:

Παράμετρος	Τυπική τιμή	Σκοπός
Πάχος στρώματος	20-50 Åm	Ανάλυση vs ταχύτητα κατασκευής
Ισχύς λέιζερ	250-500 W	Επαρκής τήξη χωρίς εξάτμιση
Ταχύτητα σάρωσης	800-1200 mm/s	Πυκνότητα σε σχέση με το ρυθμό παραγωγής
Απόσταση καταπακτής	100-200 Ã×m	Μηχανικές ιδιότητες
Δομή στήριξης	Ελάχιστο	Εύκολη αφαίρεση
Θερμή ισοστατική συμπίεση	1160¡"C, 100 MPa, 3h	Εξάλειψη του πορώδους

Οι παράμετροι βελτιστοποιούνται για χαρακτηριστικά όπως η πυκνότητα, η μικροδομή, ο ρυθμός κατασκευής και οι απαιτήσεις μετα-επεξεργασίας.

Εφαρμογές των τρισδιάστατα εκτυπωμένων εξαρτημάτων IN939

Τα προσθετικά κατασκευασμένα εξαρτήματα IN939 εξυπηρετούν κρίσιμες εφαρμογές όπως:

Βιομηχανία	Στοιχεία
Αεροδιαστημική	Πτερύγια τουρμπίνας, πτερύγια, καυστήρες
Παραγωγή ενέργειας	Εξαρτήματα διαδρομής θερμού αερίου, εναλλάκτες θερμότητας
Αυτοκινητοβιομηχανία	Τροχοί στροβιλοσυμπιεστή, βαλβίδες
Χημική Επεξεργασία	Αντλίες, βαλβίδες, δοχεία αντίδρασης

Τα πλεονεκτήματα σε σχέση με το συμβατικά επεξεργασμένο IN939 περιλαμβάνουν πολύπλοκες γεωμετρίες και μειωμένο χρόνο παράδοσης.

Προδιαγραφές της σκόνης IN939 για τρισδιάστατη εκτύπωση

Η σκόνη IN939 για AM πρέπει να πληροί αυστηρές προδιαγραφές:

Παράμετρος	Προδιαγραφές
Μέγεθος σωματιδίων	15-45 Ã×m τυπικά
Σχήμα σωματιδίων	Σφαιρική μορφολογία
Φαινομενική πυκνότητα	> 4 g/cc
Πυκνότητα πατήματος	> 6 g/cc
Ροή αίθουσας	> 23 δευτερόλεπτα για 50 g
Αγνότητα	>99,9%
Περιεκτικότητα οξυγόνου	<100 ppm

Διατίθενται αυστηρότερες ανοχές, προσαρμοσμένες κατανομές μεγέθους και ελεγχόμενα επίπεδα προσμίξεων.

Προμηθευτές σκόνης IN939

Οι αξιόπιστοι προμηθευτές σκόνης IN939 περιλαμβάνουν:

Προμηθευτής	Τοποθεσία
Sandvik Osprey	Ηνωμένο Βασίλειο
Carpenter Additive	ΗΠΑ
Praxair	ΗΠΑ
AP&C	Καναδάς
Erasteel	Σουηδία
AMETEK	ΗΠΑ

Οι τιμές για τη σκόνη IN939 κυμαίνονται από $110/kg έως πάνω από $220/kg με βάση την ποιότητα και τον όγκο της παραγγελίας.

Χειρισμός και αποθήκευση της σκόνης IN939

Ως αντιδραστική σκόνη, απαιτείται προσεκτικός χειρισμός του IN939:

• Αποθηκεύστε τα σφραγισμένα δοχεία σε δροσερή, αδρανή ατμόσφαιρα.
• Αποφυγή επαφής με υγρασία, οξυγόνο, οξέα
• Χρησιμοποιήστε σωστά γειωμένο εξοπλισμό
• Αποφύγετε τη συσσώρευση σκόνης για να ελαχιστοποιήσετε τον κίνδυνο έκρηξης
• Συνιστάται τοπικός εξαερισμός
• Φοράτε τα κατάλληλα ΜΑΠ κατά το χειρισμό

Οι κατάλληλες τεχνικές και έλεγχοι αποτρέπουν την οξείδωση ή τη μόλυνση της σκόνης IN939.

Επιθεώρηση και δοκιμή της σκόνης IN939

Η σκόνη IN939 επικυρώνεται χρησιμοποιώντας:

Μέθοδος	Δοκιμαζόμενες παράμετροι
Κοσκινισμός	Κατανομή μεγέθους σωματιδίων
Εικόνιση SEM	Μορφολογία σωματιδίων
EDX	Χημεία και σύνθεση
XRD	Φάσεις παρούσες
Πυκνομετρία	Πυκνότητα
Ροή αίθουσας	Ρευστότητα της σκόνης

Οι δοκιμές σύμφωνα με τα ισχύοντα πρότυπα ASTM διασφαλίζουν τη συνοχή της παρτίδας.

Σύγκριση του IN939 με εναλλακτικές σκόνες κραμάτων

Το IN939 συγκρίνεται με άλλα υπερκράματα με βάση το Ni ως εξής:

Κράμα	Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες	Κόστος	Δυνατότητα εκτύπωσης	Ικανότητα παραμόρφωσης
IN939	Άριστος	Υψηλό	Άριστος	Χαμηλό
IN738	Καλη	Μέσο	Άριστος	Μέσο
IN718	Ευλόγως	Χαμηλό	Καλη	Άριστος
Hastelloy X	Άριστος	Υψηλό	Ευλόγως	Μέσο

Για ισορροπημένες ιδιότητες και δυνατότητα επεξεργασίας, το IN939 υπερτερεί έναντι εναλλακτικών λύσεων όπως το IN718 ή το Hastelloy X.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της σκόνης IN939 για τρισδιάστατη εκτύπωση

Πλεονεκτήματα	Μειονεκτήματα
Εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες	Ακριβό σε σύγκριση με το IN718
Εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τον ερπυσμό	Απαιτείται σημαντική βελτιστοποίηση των παραμέτρων
Πολύπλοκες γεωμετρίες εφικτές	Περιορισμένη ολκιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου
Γρηγορότερη επεξεργασία από τη χύτευση/σφυρηλάτηση	Ελεγχόμενο περιβάλλον αποθήκευσης και χειρισμού
Συγκρίσιμες ιδιότητες με το χυτό κράμα	Δύσκολο στην επεξεργασία μετά την εκτύπωση

Το IN939 επιτρέπει την εκτύπωση εξαρτημάτων υψηλής απόδοσης, αλλά με υψηλότερο κόστος και ελεγχόμενες ανάγκες επεξεργασίας.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τη σκόνη IN939 για τρισδιάστατη εκτύπωση

Ε: Ποιο εύρος μεγέθους σωματιδίων λειτουργεί καλύτερα για την εκτύπωση του IN939;

A: Ένα εύρος μεγέθους σωματιδίων 15-45 μικρά παρέχει καλή ροή σε συνδυασμό με υψηλή ανάλυση και πυκνότητα. Τα λεπτότερα σωματίδια κάτω των 10 μικρομέτρων μπορούν να βελτιώσουν την πυκνότητα και το φινίρισμα της επιφάνειας.

Ε: Απαιτείται μετα-επεξεργασία του IN939 μετά την τρισδιάστατη εκτύπωση;

Α: Συνήθως απαιτούνται μεταγενέστερες διεργασίες όπως η θερμή ισοστατική συμπίεση, η θερμική επεξεργασία και η μηχανική κατεργασία για την εξάλειψη του πορώδους, την ανακούφιση από τις τάσεις και την επίτευξη των τελικών ανοχών και του τελικού φινιρίσματος της επιφάνειας.

Ε: Ποια ακρίβεια μπορεί να επιτευχθεί με τα εκτυπωμένα εξαρτήματα IN939;

Α: Μετά τη μετα-επεξεργασία, η ακρίβεια διαστάσεων και το φινίρισμα επιφάνειας που είναι συγκρίσιμα με τα κατεργασμένα με CNC εξαρτήματα μπορούν να επιτευχθούν με τα εξαρτήματα ΑΜ IN939.

Ε: Είναι απαραίτητες οι δομές στήριξης για την εκτύπωση σκόνης IN939;

Α: Συνιστάται ελάχιστη στήριξη για πολύπλοκα κανάλια και προεξοχές, ώστε να αποφεύγεται η παραμόρφωση και να διευκολύνεται η εύκολη αφαίρεση. Η σκόνη IN939 έχει καλή ρευστότητα.

Ε: Ποιο κράμα σκόνης είναι η πλησιέστερη εναλλακτική λύση στο IN939 για AM;

Α: Το IN738 είναι η πλησιέστερη εναλλακτική λύση όσον αφορά τις ισορροπημένες ιδιότητες και την ωριμότητα για την προσθετική κατασκευή. Άλλα κράματα, όπως το IN718 ή το Hastelloy X, έχουν κάποια αντισταθμιστικά οφέλη.

Ε: Είναι το IN939 συμβατό με την άμεση πυροσυσσωμάτωση μετάλλων με λέιζερ (DMLS);

Α: Ναι, το IN939 είναι εύκολα επεξεργάσιμο με τις κύριες τεχνικές σύντηξης κλίνης σκόνης, συμπεριλαμβανομένων των DMLS μαζί με την επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM) και την τήξη με δέσμη ηλεκτρονίων (EBM).

Ε: Ποια πυκνότητα είναι εφικτή με τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα IN939;

Α: Με βελτιστοποιημένες παραμέτρους, είναι εφικτές πυκνότητες πάνω από 99%, που ταιριάζουν με τις ιδιότητες των παραδοσιακά επεξεργασμένων προϊόντων IN939.

Ε: Πώς συγκρίνονται οι ιδιότητες του τυπωμένου IN939 με το χυτοπρεσσαριστό κράμα;

Α: Το προσθετικά κατασκευασμένο IN939 παρουσιάζει συγκρίσιμες ή καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και μικροδομή σε σύγκριση με τις συμβατικές χυτές και σφυρηλατημένες μορφές.

Ε: Ποια ελαττώματα μπορεί να εμφανιστούν κατά την εκτύπωση με σκόνη IN939;

Α: Πιθανά ελαττώματα είναι η ρηγμάτωση, η παραμόρφωση, το πορώδες, η επιφανειακή τραχύτητα, η ατελής σύντηξη κ.λπ. Τα περισσότερα μπορούν να αποφευχθούν με τη σωστή βελτιστοποίηση των παραμέτρων και την ποιότητα της σκόνης.

Ε: Είναι υποχρεωτική η θερμή ισοστατική πρέσα (HIP) για τα εξαρτήματα ΑΜ IN939;

Α: Η HIP εξαλείφει τα εσωτερικά κενά και βελτιώνει την αντοχή στην κόπωση. Για λιγότερο απαιτητικές εφαρμογές, μπορεί να αρκεί μόνο η θερμική κατεργασία αντί της HIP.