Лазерное осаждение металлов (LMD) - это передовая технология, совершающая революцию в производстве и ремонте. Представьте себе, что вы можете создавать или ремонтировать металлические детали с точной точностью, слой за слоем, с помощью лазера. Звучит футуристично, верно? Но это не только будущее, это происходит прямо сейчас. Давайте поближе познакомимся с этой увлекательной технологией.
Обзор лазерного осаждения металлов (LMD)
Лазерное осаждение металла (LMD), также известное как прямое осаждение металла (DMD), - это процесс аддитивного производства, в котором используется мощный лазер для расплавления металлического порошка или проволоки при их нанесении на подложку. Эта технология играет ключевую роль в создании сложных геометрических форм, ремонте дорогостоящих компонентов и добавлении элементов к существующим деталям.
Ключевые детали:
- Процесс: Лазерный луч создает на подложке бассейн расплава, в который подается металлический порошок или проволока, образующие слой по мере застывания.
- ПРИМЕНЕНИЯ: Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, производство медицинских имплантатов и инструментов и штампов.
- Материалы: Различные металлы, включая титан, нержавеющую сталь, кобальт-хром и инконель.
- Преимущества: Высокая точность, минимум отходов и возможность ремонта дорогостоящих компонентов.
Типы металлических порошков для лазерного осаждения металлов
Распространенные металлические порошки, используемые в LMD
| Металлический порошок | Состав | Свойства | Характеристики |
|---|---|---|---|
| Инконель 625 | Никель-хром | Высокая прочность, устойчивость к коррозии и окислению | Отличная свариваемость, использование в суровых условиях |
| Титан 6Al-4V | Титан-алюминий-ванадий | Высокое соотношение прочности и веса, устойчивость к коррозии | Легкий, биосовместимый, используется в аэрокосмической промышленности |
| Нержавеющая сталь 316L | Железо-хром-никель | Высокая коррозионная стойкость, хорошая формуемость | Используется в медицинских имплантатах, морских приложениях |
| Кобальт-хром | Кобальт-хром-молибден | Высокая износостойкость и коррозионная стойкость | Используется в зубных и ортопедических имплантатах |
| Алюминий AlSi10Mg | Алюминий-кремний-магний | Легкий вес, хорошие тепловые свойства | Используется в автомобильной и аэрокосмической промышленности |
| Медь | Чистая медь | Отличная тепловая и электрическая проводимость | Используется в электрических компонентах, теплообменниках |
| Никель 718 | Никель-хром-железо | Высокая прочность, отличная усталость и сопротивление ползучести | Используется в газовых турбинах, аэрокосмической промышленности |
| Инструментальная сталь H13 | Железо-углерод-хром | Высокая прочность, износостойкость | Используется при изготовлении инструментов и штампов |
| Мартенситностареющая сталь | Железо-никель-кобальт-молибден | Высокая прочность, хорошая вязкость | Используется в аэрокосмической промышленности, в производстве инструментов |
| Бронза CuSn10 | Медь-олово | Хорошая износостойкость, устойчивость к коррозии | Используется в художественных изделиях, подшипниках машин. |
Подробные описания
- Инконель 625: Этот суперсплав на основе никеля и хрома известен своими превосходными усталостными и термоусталостными свойствами, стойкостью к окислению и коррозии. Он широко используется в аэрокосмической и морской промышленности благодаря своей прочности в экстремальных условиях.
- Титан 6Al-4V: Этот сплав, состоящий из титана, алюминия и ванадия, обладает превосходным соотношением прочности и веса и устойчивостью к коррозии, что делает его основным материалом для аэрокосмической промышленности и медицинских имплантатов.
- Нержавеющая сталь 316L: Этот железо-хромо-никелевый сплав отличается коррозионной стойкостью и хорошей формуемостью, что делает его идеальным для морских и медицинских применений, где долговечность имеет решающее значение.
- Кобальт-хром: Известный своей высокой износо- и коррозионной стойкостью, кобальт-хром широко используется в стоматологических и ортопедических имплантатах благодаря своей биосовместимости и прочности.
- Алюминий AlSi10Mg: Этот легкий сплав обладает хорошими термическими свойствами и используется в автомобильной и аэрокосмической промышленности, где необходимо снижение веса без ущерба для прочности.
- Медь: Чистая медь используется в областях, требующих отличной тепло- и электропроводности, таких как электрические компоненты и теплообменники.
- Никель 718: Благодаря исключительной прочности и устойчивости к усталости и ползучести этот никель-хромо-железный сплав широко используется в газовых турбинах и аэрокосмической промышленности.
- Инструментальная сталь H13: Известная своей высокой прочностью и износостойкостью инструментальная сталь H13 является основным материалом для изготовления инструментов и штампов.
- Мартенситностареющая сталь: Этот высокопрочный, жесткий сплав используется в аэрокосмической и инструментальной промышленности. В его состав входят железо, никель, кобальт и молибден.
- Бронза CuSn10: Известный своей износостойкостью и коррозионной стойкостью, этот медно-оловянный сплав используется в художественных изделиях и подшипниках машин.
Состав Лазерное осаждение металлов (LMD)
Состав материалов, используемых в LMD, имеет решающее значение для достижения желаемых свойств готового продукта. Вот подробный обзор:
Состав распространенных металлических порошков LMD
| Металлический порошок | Первичные элементы | Дополнительные элементы | Типичные случаи использования |
|---|---|---|---|
| Инконель 625 | Никель, хром | Молибден, ниобий | Аэрокосмическая, морская, химическая промышленность |
| Титан 6Al-4V | Титан, алюминий | Ванадий | Аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты |
| Нержавеющая сталь 316L | Железо, хром | Никель, молибден | Медицинские приборы, морское применение |
| Кобальт-хром | Кобальт, хром | Молибден | Зубные, ортопедические имплантаты |
| Алюминий AlSi10Mg | Алюминий, кремний | Магний | Автомобильная промышленность, аэрокосмическая промышленность |
| Медь | Медь | Кислород | Электрические компоненты, теплообменники |
| Никель 718 | Никель, хром | Железо, молибден, ниобий | Газовые турбины, аэрокосмическая промышленность |
| Инструментальная сталь H13 | Железо, углерод | Хром, молибден | Инструментальная оснастка, изготовление штампов |
| Мартенситностареющая сталь | Железо, никель | Кобальт, молибден | Аэрокосмическая промышленность, оснастка |
| Бронза CuSn10 | Медь, олово | Цинк | Художественные аппликации, машинные подшипники |
Свойства и характеристики лазерного осаждения металлов (LMD)
Основные свойства
- Точность: LMD позволяет точно контролировать процесс осаждения, что обеспечивает высокую точность при изготовлении или ремонте деталей.
- Эффективность использования материалов: Образуется минимальное количество отходов, так как в процессе используется только необходимое количество материала.
- Универсальность: Можно использовать широкий спектр металлов, включая сверхпрочные сплавы и биосовместимые материалы.
- Механическая прочность: Компоненты, изготовленные с помощью LMD, часто имеют механические свойства, которые соответствуют или превосходят свойства традиционно изготовленных деталей.
Подробные характеристики
| Имущество | Описание |
|---|---|
| Точность размеров | Высокая точность при создании сложных геометрических форм |
| Отделка поверхности | В зависимости от параметров и постобработки может меняться от гладкого до шероховатого. |
| Микроструктура | Как правило, мелкозернистые из-за быстрого затвердевания |
| Плотность | При оптимальных параметрах можно достичь почти полной плотности |
| Пористость | Достигается низкая пористость, что очень важно для механических свойств |
| Прочность связи | Прочные металлургические связи между слоями и подложкой |
| Коррозионная стойкость | Зависит от материала; высокая для таких сплавов, как нержавеющая сталь и инконель |
| Тепловые свойства | Хорошая теплопроводность для таких металлов, как медь; необходима для теплообменников |
Применение Лазерное осаждение металлов (LMD)
Технология LMD универсальна и находит применение в различных отраслях промышленности благодаря своей способности производить высококачественные, сложные детали и ремонтировать дорогостоящие компоненты.
Промышленное применение
| Промышленность | ПРИМЕНЕНИЯ |
|---|---|
| Аэрокосмическая отрасль | Компоненты двигателя, конструктивные элементы, ремонт лопаток турбины |
| Автомобильный | Легкие компоненты, прототипы, ремонт инструментов |
| Медицинский | Индивидуальные имплантаты, зубные протезы, ортопедические приспособления |
| Инструментальная оснастка и штампы | Ремонт пресс-форм и штампов, изготовление режущих инструментов |
| Энергия | Ремонт турбин, теплообменников, компонентов ядерных реакторов |
| Защита | Компоненты оружия, ремонт и обслуживание критических деталей |
Примеры использования
- Аэрокосмическая отрасль: Возможность ремонта и производства сложных компонентов двигателя делает LMD бесценным. Например, лопатки турбин, которые работают в экстремальных условиях, могут быть отремонтированы с минимальным временем простоя.
- Автомобильный: LMD используется для производства легких, высокопрочных компонентов, которые улучшают топливную экономичность и производительность. Она также отлично подходит для создания прототипов и ремонта инструментов.
- Медицинский: Индивидуальные имплантаты и зубные протезы изготавливаются с высокой точностью, обеспечивая биосовместимость и индивидуальные решения для пациентов.
- Инструментальная оснастка и штампы: Ремонт пресс-форм и штампов с помощью LMD продлевает срок их службы и снижает производственные затраты. По этой технологии также изготавливаются высокоточные режущие инструменты.
Технические характеристики, размеры, марки и стандарты
Спецификации и стандарты для металлических порошков LMD
| Металлический порошок | Технические характеристики | Размеры (мкм) | Классы | Стандарты |
|---|---|---|---|---|
| Инконель 625 | ASTM B443, AMS 5599 | 15-45, 45-106 | UNS N06625 | ASTM, AMS, ISO |
| Титан 6Al-4V | ASTM F1472, AMS 4928 | 15-45, 45-106 | 5 класс | ASTM, AMS, ISO |
| Нержавеющая сталь 316L | ASTM A240, AMS 5507 | 15-45, 45-106 | UNS S31603 | ASTM, AMS, ISO |
| Кобальт-хром | ASTM F75, ISO 5832-4 | 15-45, 45-106 | сплав CoCrMo | ASTM, ISO |
| Алюминий AlSi10Mg | ASTM B209 | 15-45, 45-106 | AlSi10Mg | ASTM, ISO |
| Медь | ASTM B152 | 15-45, 45-106 | C11000 | ASTM, ISO |
| Никель 718 | ASTM B637, AMS 5663 | 15-45, 45-106 | UNS N07718 | ASTM, AMS, ISO |
| Инструментальная сталь H13 | ASTM A681, DIN 1.2344 | 15-45, 45-106 | H13 | ASTM, DIN |
| Мартенситностареющая сталь | ASTM A538 | 15-45, 45-106 | 18Ni(300) | ASTM, ISO |
| Бронза CuSn10 | ASTM B505 | 15-45, 45-106 | UNS C90500 | ASTM, ISO |
Поставщики и ценовая политика
| Поставщик | Металлические порошки | Цена (за кг) | Местоположение | Связаться с |
|---|---|---|---|---|
| Хёганяс | Инконель 625, титан 6Al-4V, нержавеющая сталь 316L | $200 – $400 | Швеция | www.hoganas.com |
| Технология LPW | Инконель 625, никель 718, мартенситностареющая сталь | $250 – $450 | Соединённое Королевство | www.lpwtechnology.com |
| Технология столярных работ | Инструментальная сталь H13, нержавеющая сталь 316L | $220 – $380 | США | www.carpentertechnology.com |
| EOS GmbH | Кобальт-хром, алюминий AlSi10Mg | $300 – $500 | Германия | www.eos.info |
| AP&C | Титан 6Al-4V, инконель 625 | $270 – $460 | Канада | www.advancedpowders.com |
| Oerlikon Metco | Кобальт-хром, никель 718 | $280 – $470 | Швейцария | www.oerlikon.com/metco |
| Sandvik | Нержавеющая сталь 316L, инструментальная сталь H13 | $240 – $420 | Швеция | www.materials.sandvik |
| Renishaw | Мартенситностареющая сталь, алюминий AlSi10Mg | $260 – $440 | Соединённое Королевство | www.renishaw.com |
| Arcam AB | Титан 6Al-4V, кобальт-хром | $280 – $460 | Швеция | www.arcam.com |
| GKN Hoeganaes | Инконель 625, нержавеющая сталь 316L | $230 – $410 | США | www.gknpm.com |
Сравнение преимуществ и ограничений
Преимущества и ограничения металлических порошков LMD
| Металлический порошок | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|
| Инконель 625 | Отличная устойчивость к коррозии и окислению, высокая прочность | Дорогие, трудно поддаются обработке |
| Титан 6Al-4V | Высокое соотношение прочности и веса, биосовместимость | Высокая стоимость, сложность в работе |
| Нержавеющая сталь 316L | Высокая коррозионная стойкость, хорошая формуемость | Более низкая прочность по сравнению с некоторыми другими сплавами |
| Кобальт-хром | Высокая износостойкость и коррозионная стойкость, биосовместимость | Хрупкие, дорогие |
| Алюминий AlSi10Mg | Легкий вес, хорошие тепловые свойства | Более низкая прочность по сравнению со стальными сплавами |
| Медь | Отличная тепловая и электрическая проводимость | Высокая стоимость, подверженность окислению |
| Никель 718 | Высокая прочность, превосходное сопротивление усталости и ползучести | Дорогие, трудно поддаются обработке |
| Инструментальная сталь H13 | Высокая прочность и износостойкость | Требуется термообработка, дорого |
| Мартенситностареющая сталь | Высокая прочность, хорошая вязкость | Дорогостоящий, требует обработки при старении |
| Бронза CuSn10 | Хорошая износостойкость, устойчивость к коррозии | Более низкая прочность по сравнению со сталью, подвержена оцинковке |
Параметры и пороговые значения
| Параметр | Порог/диапазон | Описание |
|---|---|---|
| Мощность лазера | 200 - 1000 W | Определяет энергию, затрачиваемую на плавление порошка |
| Скорость сканирования | 200 - 1000 мм/с | Влияет на скорость осаждения и качество слоя |
| Скорость подачи порошка | 1 - 10 г/мин | Контролирует количество порошка, подаваемого в бассейн расплава |
| Толщина слоя | 20 - 100 мкм | Влияет на разрешение и качество поверхности детали |
| Экранирующий газ | Аргон, азот | Защищает бассейн расплава от окисления |
| Температура подложки | Комнатная температура до 200°C | Может влиять на качество склеивания и остаточные напряжения |
| Шаг люка | 0,1 - 0,5 мм | Расстояние между соседними лазерными дорожками |
| Процент перекрытия | 50 – 90% | Обеспечивает полное покрытие и сцепление между слоями |
| Скорость охлаждения | 10^2 - 10^6 °C/с | Влияет на микроструктуру и механические свойства |
Часто задаваемые вопросы
| Вопрос | Ответить |
|---|---|
| Что такое лазерное осаждение металлов (LMD)? | LMD - это процесс аддитивного производства, в котором используется лазер для расплавления металлического порошка или проволоки при их нанесении на подложку. |
| Какие материалы могут быть использованы в LMD? | Различные металлы, включая инконель, титановые сплавы, нержавеющую сталь, кобальт-хром, алюминий, медь и другие. |
| В каких отраслях используется LMD? | Аэрокосмическая, автомобильная, медицинская, инструментальная и штамповочная, энергетическая и оборонная промышленность. |
| В чем преимущества LMD? | Высокая точность, минимум отходов, возможность ремонта дорогостоящих компонентов и универсальность материалов. |
| Чем LMD отличается от традиционного производства? | LMD обеспечивает более высокую точность, уменьшение отходов и возможность создания сложных геометрических форм по сравнению с традиционными методами. |
| Каковы ограничения LMD? | Высокая начальная стоимость, более низкие темпы строительства по сравнению с некоторыми традиционными методами и ограничение по размеру зоны строительства. |
| Какова типичная толщина слоя в LMD? | Типичная толщина слоя составляет от 20 до 100 микрометров. |
| Можно ли использовать LMD для ремонта деталей? | Да, LMD очень эффективен для ремонта дорогостоящих компонентов, продления их срока службы и снижения затрат. |
| Каковы ключевые параметры процесса LMD? | Основные параметры включают мощность лазера, скорость сканирования, скорость подачи порошка, толщину слоя и защитный газ. |
| Как обеспечивается качество деталей LMD? | Качество обеспечивается за счет точного контроля параметров процесса, правильного выбора материала и методов последующей обработки. |
О компании 3DP mETAL
Категория продукта
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения вашего сообщения мы обработаем ваш запрос всей командой.