Rola proszku stopowego w zaawansowanym druku 3D z metalu
Rozwój wytwarzania przyrostowego, w szczególności selektywnego topienia laserowego (SLM) i topienia wiązką elektronów (EBM), umieścił proszek stopowy w centrum innowacji przemysłowych. W przeciwieństwie do tradycyjnego odlewania, procesy te wymagają sferycznych proszków stopowych o dużej płynności i dużej gęstości upakowania, aby zapewnić jednolitość każdej warstwy konstrukcyjnej. Wysokowydajne proszki metali, takie jak tytan, superstopy na bazie niklu i chrom kobaltowy, umożliwiają inżynierom projektowanie złożonych geometrii, które wcześniej były niemożliwe do wytworzenia. Precyzja procesu metalurgii proszków zapewnia, że końcowy komponent zachowuje integralność mechaniczną, jednocześnie znacznie zmniejszając straty materiału.
Kluczowe cechy gwarantujące sukces druku 3D
- Rozkład wielkości cząstek (PSD): Zapewnia spójne topienie i wykończenie powierzchni.
- Morfologia sferyczna: Poprawia przepływ proszku po płycie roboczej.
- Czystość chemiczna: zapobiega utlenianiu i zapewnia wytrzymałość końcowej części.
Zwiększanie trwałości komponentów dzięki proszkom stopowym natryskiwanym termicznie
W trudnych warunkach przemysłowych sprzęt jest często narażony na działanie ekstremalnych temperatur, korozji i zużycia ściernego. Spray termiczny proszki stopowe służą do nałożenia powłoki ochronnej na powierzchnię tych elementów. Stosując techniki takie jak wysokoprędkość tlenowo-paliwowa (HVOF) lub natryskiwanie plazmowe, specjalistyczne proszki stopowe są topione i narzucane na podłoże. Tworzy to warstwę utwardzającą, która może wydłużyć żywotność części nawet pięciokrotnie. Branże takie jak ropa i gaz, górnictwo i przemysł lotniczy wykorzystują te powłoki do konserwacji drogich maszyn i skracania przestojów spowodowanych awariami mechanicznymi.
Powszechnie stosowane kompozycje do natryskiwania termicznego
| Typ stopu | Podstawowa korzyść | Wspólna aplikacja |
| WC-Co (węglik wolframu) | Ekstremalna odporność na zużycie | Wiertła i wały pomp |
| NiCrBSi (na bazie niklu) | Odporność na korozję i utlenianie | Rury i zawory kotłowe |
| Stopy MCrAlY | Ochrona przed wysoką temperaturą | Łopatki turbin gazowych |
Metody produkcji i ich wpływ na jakość proszku stopowego
Metoda stosowana do produkcji proszku stopowego bezpośrednio decyduje o jego ostatecznym zastosowaniu. Atomizacja gazowa jest najpopularniejszą techniką wytwarzania wysokiej jakości kulistych proszków wymaganych w zastosowaniach lotniczych i medycznych. Podczas tego procesu strumień stopionego metalu ulega dezintegracji za pomocą strumieni gazu obojętnego pod wysokim ciśnieniem. Inne metody, takie jak atomizacja wody, są bardziej opłacalne i dają cząstki o nieregularnym kształcie, które idealnie nadają się do zastosowań związanych z prasowaniem i spiekaniem, gdzie konieczna jest „wytrzymałość na surowo” lub blokowanie się cząstek przed końcową obróbką cieplną. Zrozumienie tych niuansów produkcyjnych pomaga producentom wybrać odpowiedni materiał do ich specyficznych wymagań mechanicznych.
Porównanie technik atomizacji
- Atomizacja gazu: wytwarza kuliste cząstki; niska zawartość tlenu; idealny na AM.
- Atomizacja wody: wytwarza nieregularne cząsteczki; opłacalny; stosowany do części konstrukcyjnych.
- Atomizacja plazmowa: najwyższa czystość i kulistość; stosowany do metali reaktywnych, takich jak tytan.
Przyszłe trendy w opracowywaniu niestandardowych proszków stopowych
Wraz z rozwojem technologii branża zmierza w kierunku „proszków projektantów”. Zamiast korzystać z gotowych stopów, firmy opracowują obecnie niestandardowe kompozycje proszków stopowych dostosowane do określonych czynników środowiskowych. Obejmuje to opracowanie stopów o wysokiej entropii (HEA), które składają się z pięciu lub więcej pierwiastków w niemal równych proporcjach. Proszki te oferują niespotykany dotąd stosunek wytrzymałości do masy i stabilność termiczną. Co więcej, nacisk na zrównoważony rozwój napędza recykling złomu metalowego z powrotem do wysokiej jakości proszków, zapewniając gospodarkę o obiegu zamkniętym w sektorze produkcji metali.
