Overzicht van inconel 3d geprint onderdeel
Inconel 3D-geprinte onderdelen zijn onderdelen die gemaakt zijn van Inconel supergelegeerde poeders met behulp van additive manufacturing (AM) methoden. Inconel-kwaliteiten bieden een uitzonderlijke hittebestendigheid en corrosiebestendigheid in combinatie met een hoge sterkte, waardoor ze ideaal zijn voor de ruimtevaart, energieopwekking en andere veeleisende toepassingen.
Belangrijkste eigenschappen van Inconel 3D geprinte onderdelen:
- Hoge sterkte behouden tot meer dan 700°C
- Bestand tegen agressieve omgevingen zoals oxidatie, corrosie
- Complexe geometrieën rechtstreeks geproduceerd vanuit CAD-modellen
- Verkorte doorlooptijden en buy-to-fly ratio's in vergelijking met subtractief bewerken
- Keuze uit Inconel 625, 718 legeringen en andere naar behoefte
- Heet isostatisch persen (HIP) vereist om interne holtes te elimineren
Lees verder voor meer informatie over populaire Inconel-legeringen, mechanische eigenschappen, nabewerking, toepassingen en productkwalificatie.
Legeringstypes
Veelgebruikte Inconel-kwaliteiten voor additive manufacturing zijn onder andere:
| Legering | Nikkel inhoud | Belangrijkste kenmerken |
|---|---|---|
| Inconel 625 | 60% min | Uitzonderlijke corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid tot 980°C |
| Inconel 718 | 50-55% | Hoogste sterkte behouden tot 700°C, reactie op verouderingsharding |
| Inconel 939 | N.V.T. | Hoge eindgebruikstemperatuur door uitstekende stabiliteit van de grovere korrelstructuur |
Tabel 1: Populaire Inconel superlegeringen beschikbaar voor AM-bewerking
Deze legeringen bieden uitzonderlijke prestaties bij blootstelling aan hitte en corrosie, beter dan roestvast staal. Inconel 718 wordt momenteel het meest gebruikt, maar nieuwe kwaliteiten zullen de mogelijkheden verder uitbreiden.
Eigenschappen van inconel 3d geprint onderdeel
Belangrijkste eigenschappen van Inconel 3D geprinte onderdelen:
| Eigendom | Beschrijving |
|---|---|
| Sterkte op hoge temperatuur | Sterkte behouden tot 700°C voor verouderde legeringen |
| Thermische weerstand | Bedrijfstemperaturen boven 1000°C mogelijk |
| Corrosieweerstand | Uitstekend is diverse zure, mariene omgevingen |
| Oxidatie weerstand | Beschermende chroomoxidelaag op het oppervlak |
| Kruipweerstand | Weerstand tegen vervorming onder belastingen bij hoge temperaturen |
| Hardheid | Tot Rockwell C 40-45 bij veroudering gehard |
Tafel 2: Overzicht van mechanische en fysische eigenschappen van Inconel AM-legeringen
De combinatie van sterkte, omgevingsweerstand en stabiliteit bij extreme temperaturen maakt van Inconel een uitzonderlijk veelzijdig materiaalsysteem voor kritische toepassingen.
Nauwkeurigheid van afgedrukte onderdelen
Maatnauwkeurigheid en toleranties die haalbaar zijn met Inconel AM-legeringen:
| Parameter | Vermogen |
|---|---|
| Dimensionale nauwkeurigheid | ±0,3% tot ±0,5% zoals afgedrukt |
| Minimale wanddikte | 0,020 inch tot 0,040 inch |
| Toleranties | ±0,005 inch gebruikelijk |
| Oppervlakteafwerking | Afwerking tot Ra 3,5 μm (140 μin) zoals gedrukt |
Tafel 3: Overzicht van afdruknauwkeurigheid en oppervlakteafwerking voor Inconel AM-onderdelen
Nabewerkingen zoals machinale bewerking en afwerking kunnen de nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking verder verbeteren. Bovenstaande gegevens zijn indicatief - bespreek specifieke vereisten met kandidaat-leveranciers voor uw toepassingsbehoeften.
Onderdeel testen van inconel 3d geprint onderdeel
Om Inconel AM-onderdelen te kwalificeren voor eindgebruik zijn standaard testprotocollen nodig:
| Test | Doel | Voorbeeldmethoden |
|---|---|---|
| Chemische analyse | Controleer de chemische samenstelling en microstructuur van de legering | Optische emissiespectrometrie, beeldanalyse |
| Trekproeven | Trek- en vloeigrens meten | ASTM E8, ISO 6892 |
| Testen op breuk door stress | Bepaal de breuksterkte in de loop van de tijd | ASTM E292 |
| Breuktaaiheid | Weerstand tegen scheurgroei begrijpen | ASTM E1820 |
| Corrosietesten | Materiaalmassaverlies in omgevingen evalueren | ASTM G31, ASTM G48 |
| Niet-destructief onderzoek | Oppervlakte-/ondergronddefecten detecteren | Penetrant testen, CT-scans |
Tabel 4: Gangbare testmethoden voor het kwalificeren van Inconel AM-geprinte onderdelen
De gegevens moeten voldoen aan toepasselijke industriespecificaties zoals AMS, ASME, AWS, etc. zoals bepaald door de eindtoepassing en gebruiksomgeving. Bespreek de benodigde validatietests met AM-leveranciers.
Toepassingen
Industrieën die Inconel 3D-geprinte onderdelen gebruiken voor veeleisende omgevingen:
| Industrie | Componenten | Voordelen |
|---|---|---|
| Lucht- en ruimtevaart | Turbinebladen, raketmondstukken | Behoudt sterkte bij hoge bedrijfstemperaturen |
| Stroomopwekking | Warmtewisselaars, kleppen | Corrosiebestendigheid met hoge temp. sterkte |
| Olie en gas | Onderdelen van boorputkoppen, breukcomponenten | Bestand tegen zware omstandigheden in het boorgat |
| Automobiel | Turbobehuizingen | Verwerkt uitlaatwarmte en gassen |
| Chemische verwerking | Reactievaten, leidingen | Weerstand tegen corrosieve reacties |
Tabel 5: Overzicht van het gebruik van Inconel AM-onderdelen in verschillende industrieën
Inconel-legeringen produceren lichtgewicht, hoogwaardige componenten ter vervanging van conventioneel gefabriceerde hardware die niet kan voldoen aan de toepassingseisen.
Nabewerking van inconel 3d geprint onderdeel
Veel voorkomende secundaire bewerkingen voor AM-geprinte Inconel-onderdelen:
| Proces | Doel | Methode |
|---|---|---|
| Heet isostatisch persen | Interne holtes elimineren en dichtheid verbeteren | Inert gas onder hoge druk en hoge temperatuur |
| Hittebehandeling | Microstructuur aanpassen en eigenschappen afronden | Oplosgloeien, verouderingsprofielen specifiek voor legering |
| Bewerking | De maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking verbeteren | CNC frees/draaicentra |
| Coatings | Verbeterde slijtage, corrosie en thermische weerstand | Thermisch spuiten, PVD, CVD-coatings |
Tabel 6: Aanbevolen nabewerkingstechnieken voor AM-geprinte Inconel-onderdelen
Bijna alle onderdelen ondergaan HIP en een warmtebehandeling voor gebruik. Aanvullende controles van de ondergrond zoals penetrant testen of CT-scans informeren ook over certificering. Bespreek met AM-leveranciers protocollen op maat van uw onderdeel.
Kostenanalyse
| Parameter | Typische waarde |
|---|---|
| Inconel poeder kosten | $100-500 per kg |
| Buy-to-fly-ratio | 1.5 : 1 |
| Doorlooptijd | 4-8 weken voor geprinte onderdelen |
| Printergebruik | 50-75% |
| Afwerkingstoeslag | 30% van de kosten van geprinte onderdelen |
Tabel 7: Kostenfactoren voor de productie van Inconel AM-onderdelen
Aanzienlijk hergebruik van poeder helpt de kostenefficiëntie. Afwerkingsstappen zoals machinale bewerking en coatings brengen ook extra kosten met zich mee - budget 30% of meer boven de drukkosten, afhankelijk van de complexiteit.
Voor- en nadelen
Voordelen
- Bestand tegen veel hogere bedrijfstemperaturen dan roestvrije of titaniumlegeringen
- Componenten behouden hoge sterkte over het hele temperatuurbereik
- Ongekende geometrieën van koelkanalen voor verbeterde warmteoverdracht
- As-geprinte onderdelen evenaren of overtreffen mechanische eigenschappen van gegoten Inconel
- Aanzienlijk lichter geprinte hardware dan traditioneel gefabriceerd
- Buy-to-fly ratio's in de buurt van 100% met zeer weinig verspild kruit
- Kortere doorlooptijden door on-demand digitale voorraden
Nadelen
- Zeer hoge materiaalkosten vanaf ongeveer $100 per kg voor poeder
- Lage systeemproductiviteit ongeveer 5 kg poeder gebruikt per dag
- Aanzienlijke parameteroptimalisatie vereist voor nieuwe onderdelen en legeringen
- Uitgebreide kwalificatietests verplicht voor luchtvaart en kernenergie
- Hoog vaardigheidsniveau vereist op gespecialiseerde AM-apparatuur
- Hergebruik van poeder tot slechts 10-20 cycli voor verversen
- Poreusheid en restspanningen vereisen HIP en nabewerking
Veel Gestelde Vragen
V: Welk formaat Inconel onderdelen kunnen 3D geprint worden?
A: De allernieuwste systemen zijn geschikt voor bouwvolumes tot 1000 mm diameter en 600 mm hoogte. Grotere onderdelen moeten worden gesegmenteerd in subassemblages. Met platforms met meerdere lasers kunnen de productgroottes verder worden uitgebreid.
V: Vereist het drukken van Inconel speciale faciliteiten of apparatuur?
A: Inconel print over het algemeen in kamers met inert argongas en niet met filters of vacuümsystemen. Verder zijn standaard AM-metaalmachines van toepassing zonder exotische toevoegingen. Omgaan met fijne poeders dicteert zorgvuldigheid zonder specifieke eisen aan de ruimte.
V: Welke levertijd kan ik verwachten voor bestellingen van Inconel AM-onderdelen?
A: Typische doorlooptijden liggen rond de 4-10 weken, afhankelijk van de grootte van het onderdeel, de nabewerking en de gekozen tests. Digitale voorraden beperken vertragingen, zodat geprinte onderdelen sneller worden verzonden dan gietstukken met tekorten in de aanvoer.
V: Welke industrieën bieden de beste zakelijke kansen voor Inconel AM?
A: De lucht- en ruimtevaart-, petrochemische en nucleaire sectoren stimuleren het gebruik van hoogwaardige legeringen zoals Inconel. De medische sector biedt ook groei bij het ontwerpen van gecertificeerde implantaten. Standaard roestvrijstalen en gereedschapsstalen onderdelen zijn nu gemeengoed, dus meer exotische legeringen winnen aan belangstelling.
V: Maakt AM nieuwe Inconel-toepassingen mogelijk die voorheen niet mogelijk waren?
A: AM maakt voorheen onmogelijke conforme koelkanalen en holle interne structuren mogelijk om de warmteoverdracht in krappe ruimtes te verbeteren. Onderdelen worden ook gebruikt aan boord van raketten en satellieten waar gewichten traditioneel onbetaalbaar waren of machinale bewerking ontoegankelijk. Voortdurende R&D breidt de toekomstige mogelijkheden nog verder uit.
