3D-печать Inconel 625 это никель-хром-молибденовый сплав, из которого методом 3D-печати можно изготавливать высокопроизводительные компоненты для ответственных применений. В этом руководстве рассказывается обо всем, что касается сплава Inconel 625 для аддитивного производства.
Обзор 3D-печать с использованием Inconel 625
Inconel 625 - это суперсплав, обладающий:
- Высокая прочность и твердость при повышенных температурах
- Отличная коррозионная стойкость
- Хорошая свариваемость и обрабатываемость
- Стойкость к окислению и ползучести
Ключевые свойства позволяют использовать его для 3D-печати сложных геометрических форм с помощью порошков:
- Доступно для основных процессов печати: DMLS, SLM, Binder Jetting
- Возможность печати свесов и внутренних каналов
- Хорошая точность размеров и качество обработки поверхности
- Компоненты высокой плотности с тонкой микроструктурой
- Свойства, сравнимые с литыми и коваными или превосходящие их
- Сокращение количества отходов по сравнению с субтрактивными методами
Сочетание прочности, пластичности и коррозионной стойкости инконеля 625 позволяет изготавливать легкие и высокопроизводительные печатные детали в различных отраслях промышленности.
Состав инконеля 625
Типичный состав сплава Inconel 625:
- Никель - 58%
- Хром - 20-23%
- Молибден - 8-10%
- Железо - 5% макс.
- Ниобий - 3-4%
- Следовые количества C, Si, P, S
Основные легирующие элементы, такие как хром, молибден и ниобий, обеспечивают устойчивость к окислению при высоких температурах, повышенную твердость и упрочнение за счет осадки. Состав может быть изменен в зависимости от требований применения.
Основные свойства Inconel 625
Свойства сплава Inconel 625:
- Плотность - 8,44 г/см3
- Температура плавления - 1300°C
- Прочность на разрыв - 760-1380 МПа
- Предел текучести - 550 МПа
- Удлинение - 50%
- Модуль упругости - 200-217 ГПа
- Теплопроводность - 9,8 Вт/м-К
- Коэффициент теплового расширения - 12,8 x 10-6 м/м°C
Баланс высокой прочности, пластичности, коррозионной стойкости и стабильных свойств при повышенных температурах делает этот суперсплав полезным для применения в сложных условиях.
Порошок Inconel 625 для 3D-печати
Основные характеристики порошка Inconel 625 для аддитивного производства:
Свойства порошка Inconel 625
- Форма частиц - в основном сферическая
- Размер частиц - 15-45 микрон
- Кажущаяся плотность - 4 г/см3
- Текучесть - Слегка связный
- Чистота - никель + другие легирующие элементы > 99,5%
- Содержание кислорода - <500 ppm
Сферическая морфология и контролируемый гранулометрический состав обеспечивают плавное распределение порошка при печати. Высокая степень чистоты сводит к минимуму количество дефектов.
Методы 3D-печати Inconel 625
Популярные процессы аддитивного производства, подходящие для Inconel 625, включают в себя:
Методы 3D-печати для Inconel 625
| Метод | Описание |
|---|---|
| DMLS | Использует лазер для сплавления металлического порошка |
| SLM | Селективное лазерное плавление порошка |
| Струйная обработка вяжущего | Связывает порошок с жидким веществом |
| ЛИНЗЫ | Формирование сетки с помощью лазера |
| EBM | Электронно-лучевая плавка в вакууме |
DMLS и SLM обеспечивают высокую точность и качество обработки поверхности. Струйная обработка связующим является более экономичной. EBM и LENS позволяют создавать более крупные детали, близкие к сетчатой форме. Параметры должны быть оптимизированы для каждого процесса.
Области применения 3D-печатных деталей из инконеля 625
Отрасли, использующие компоненты Inconel 625, изготовленные аддитивным способом:
Области применения 3D-печати Inconel 625
| Промышленность | Приложения |
|---|---|
| Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, горелки, сопла |
| Нефть и газ | Клапаны, устьевые детали, подверженные воздействию кислого газа |
| Производство электроэнергии | Трубки теплообменников, валы насосов |
| Автомобильная промышленность | Колеса турбокомпрессоров, компоненты выхлопных систем |
| Химическая обработка | Коррозионностойкие детали для работы с жидкостями |
Другие области применения - теплозащитные экраны, штампы для прессов, ядерные реакторы, спортивное оборудование и биомедицинские имплантаты, использующие прочность, пластичность и биосовместимость.
Преимущества 3D-печати Inconel 625
Ключевые преимущества аддитивного производства с использованием Inconel 625:
Преимущества 3D-печати Inconel 625
- Возможность изготовления сложных, оптимизированных геометрических форм
- Сокращение сроков изготовления и снижение затрат по сравнению с механической обработкой
- Снижение веса за счет оптимизации топологии
- Меньше отходов по сравнению с субтрактивными методами
- Улучшенные свойства материала по сравнению с литьем
- Нет необходимости в дорогостоящей оснастке или штампах
- Консолидация узлов в отдельные детали
- Персонализация и быстрое создание прототипов
3D-печать преодолевает ограничения традиционного производства для изготовления высокопроизводительных компонентов из инконеля.
Ограничения при печати Inconel 625
Проблемы 3D-печати Inconel 625
- Высокая стоимость порошка Inconel 625
- Необходимость использования инертного газа во время печати
- Трудности, связанные с удалением опорных конструкций
- Для снятия напряжений может потребоваться постобработка
- Испытания, необходимые для проверки качества напечатанных деталей
- Более низкая пластичность по сравнению с деформируемым Inconel 625
- Ограниченное число квалифицированных поставщиков
- Большие детали, ограниченные объемом принтера
Усовершенствование технологического процесса и квалификация позволят расширить применение компонентов Inconel 625, изготовленных методом аддитивного производства, для критически важных применений.
Поставщики порошка Inconel 625 для 3D-печати
Поставщики порошка Inconel 625 для AM включают в себя надежных поставщиков:
Поставщики порошка Inconel 625
| Компания | Расположение |
|---|---|
| Sandvik | Германия |
| Praxair | США |
| Столярная присадка | США |
| AP&C | Канада |
| Решения SLM | Германия |
| Технология LPW | ВЕЛИКОБРИТАНИЯ |
Эти компании производят порошок Inconel 625 методом распыления в инертном газе и строго контролируют распределение частиц по размерам, морфологию, содержание кислорода и другие характеристики качества.
Анализ стоимости материалов Inconel 625
Стоимость порошка Inconel 625
| Количество | Цена за кг |
|---|---|
| 1-10 кг | $100-150 |
| 10-50 кг | $80-120 |
| >50 кг | $50-100 |
Стоимость выше, чем у порошка из нержавеющей стали, но ниже, чем у реактивных сплавов, таких как титан. При оптовых заказах действуют скидки. Стоимость деталей также зависит от геометрии изделия и скорости изготовления.
Сравнительный анализ Inconel 625
Сравнение инконеля 625 с нержавеющей сталью и кобальтовым хромом
| Сплав | Инконель 625 | Нержавеющая сталь 316L | Сплав CoCr |
|---|---|---|---|
| Плотность (г/см3) | 8.4 | 8.0 | 8.3 |
| Прочность на разрыв (МПа) | 1035 | 515 | 655 |
| Температура плавления (°C) | 1300 | 1370 | 1290 |
| Коррозионная стойкость | Отличный | Хороший | Ярмарка |
| Стоимость | Высокая | Низкий | Умеренный |
| Возможность печати | Ярмарка | Отличный | Хороший |
Инконель 625 обладает наилучшими высокотемпературными характеристиками, но имеет более высокую стоимость материала. Нержавеющая сталь проще в печати и дешевле. Кобальт-хром обеспечивает баланс для стоматологических и медицинских целей.
Вопросы и ответы
Вопрос: Какой размер частиц оптимален для3DпечатиInconel 625?
О: Рекомендуется диапазон размеров частиц 15-45 микрон, сферическая морфология и плотное распределение для оптимальной текучести и высокой плотности упаковки при печати.
Вопрос: Какой процесс печати наиболее подходит для Inconel 625?
О: DMLS и SLM с использованием мощного лазера обеспечивают наилучшую точность, плотность и качество поверхности. Струйное нанесение связующего обеспечивает более высокую скорость изготовления, но более низкие механические характеристики.
Вопрос: Требуется ли термообработка Inconel 625 после 3D-печати?
О: Да, для снятия напряжений и достижения оптимальной пластичности, прочности и других механических свойств часто проводится цикл термической обработки с отжигом и старением.
В: В каких отраслях промышленности больше всего используется 3D-печатный Inconel 625?
О: Аэрокосмическая отрасль является крупнейшим потребителем компонентов сгорания. Нефтегазовая промышленность, энергетика, автомобилестроение и химическая промышленность также используют 3D-печатный Inconel 625.
Вопрос: Можно ли 3D-печатать детали из Inconel 625 с функциональными градациями?
О: Да, методы воксельного контроля позволяют непрерывно варьировать состав и микроструктуру в рамках одной печатной детали за счет точного смешивания порошков и модуляции лазера.
Вопрос: Требуется ли для Inconel 625 горячее изостатическое прессование после аддитивного производства?
О: Хотя HIP позволяет устранить внутренние пустоты и повысить усталостную прочность, недавние усовершенствования процесса позволяют достичь полной плотности при печати для большинства применений.
Вопрос: Какие процессы отделки используются при печати на Inconel 625?
О: Печатные детали часто подвергаются абразивной галтовке, дробеструйной обработке, шлифовке и полировке для сглаживания поверхностей и удаления опор. Также может применяться горячее изостатическое прессование.
Вопрос: Сопоставимы ли свойства материалов 3D-печати Inconel 625 с деформируемыми?
О: Правильно напечатанный и обработанный Inconel 625 может соответствовать и даже превосходить по прочности на разрыв, пластичности, вязкости разрушения и другим свойствам традиционно обработанный деформируемый сплав.
Вопрос: Какие конструктивные соображения применимы для деталей Inconel 625 AM?
О: Тонкие элементы требуют более толстых стен. При проектировании следует избегать выступов, минимизировать опоры и учитывать тепловые нагрузки. Модули можно объединять в монолитные компоненты.
