Dengan rasio kekuatan-terhadap-berat yang luar biasa, ketahanan terhadap korosi, dan biokompatibilitas, titanium merupakan bahan yang sangat dihargai untuk manufaktur aditif di seluruh aplikasi kedirgantaraan, medis, otomotif, dan industri. Tinjauan ini mengeksplorasi berbagai serbuk titanium am, sifat-sifat yang sesuai, perawatan pasca-pemrosesan, pemasok global terkemuka, dan contoh kasus penggunaan berdasarkan industri.
Gambaran umum tentang bubuk titanium am
Sifat-sifat utama membuat titanium menjadi bahan yang ideal untuk fusi unggun serbuk dan proses AM deposisi energi terarah:
- Kekuatan tinggi - sering kali melebihi titanium anil sekaligus menyaingi Ti-6Al-4V
- Kepadatan rendah - rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, mengurangi berat bagian yang dicetak
- Ketahanan korosi - pelindung oksida permukaan pelindung
- Biokompatibilitas - cocok untuk perangkat medis dan implan
- Kemampuan untuk memadukan - menyesuaikan sifat seperti kekuatan dan kekerasan
- Efektivitas biaya - limbah material yang lebih rendah dibandingkan pemesinan dari balok
- Rasio beli-ke-terbang melebihi 90%+ - desain yang dioptimalkan menghemat berat dan material
Dipasangkan dengan kebebasan desain yang difasilitasi oleh AM, titanium membuka potensi aplikasi baru.
Opsi Bubuk Paduan Titanium untuk AM
Paduan titanium populer yang dimanfaatkan saat ini termasuk nilai murni komersial, paduan alfa dan alfa-beta, serta nilai eksklusif baru seperti Titanium 6242.
Komposisi Paduan Titanium Umum
| Paduan | Al% | V% | Fe% | O% | Lainnya |
|---|---|---|---|---|---|
| CP Ti Kelas 1 | – | – | ≤ 0.20 | ≤ 0.18 | – |
| CP Ti Kelas 2 | – | – | ≤ 0.30 | ≤ 0.25 | – |
| Ti-6Al-4V | 5.5-6.5 | 3.5-4.5 | ≤ 0.25 | ≤ 0.13 | – |
| Ti 6242 | 5.8-6.8 | – | ≤ 0.30 | ≤ 0.20 | Mo, Zr |
Jejak oksigen, nitrogen dan karbon dibatasi secara ketat untuk memastikan pemrosesan AM dan sifat mekanis yang optimal.
Spesifikasi untuk bubuk titanium am
Serbuk titanium berbentuk bola dengan kemurnian tinggi dengan distribusi ukuran partikel yang terkendali diperlukan untuk komponen AM yang padat dan bebas cacat.
Distribusi Ukuran Partikel Serbuk Titanium
| Pengukuran | Spesifikasi |
|---|---|
| Kisaran Ukuran | 15 - 45 μm |
| Ukuran Partikel Rata-rata | 25-35 μm |
| Bentuk Partikel | Sebagian besar berbentuk bulat |
Kebulatan meningkatkan daya sebar bubuk. Distribusi yang terkendali mencegah masalah pemisahan selama aplikasi dan daur ulang.
Prosedur Pasca-Pemrosesan untuk Suku Cadang AM Titanium
Opsi pasca perawatan yang umum untuk komponen titanium yang diproduksi secara aditif meliputi:
Metode Pasca-Pemrosesan
Menghilangkan Stres
Penuaan suhu rendah menghilangkan tegangan sisa dari proses pembuatan, mencegah potensi lengkungan dan keretakan.
Finishing Permukaan
Menyempurnakan hasil akhir permukaan untuk dimensi yang presisi, mematahkan tepi yang tajam, atau meningkatkan penampilan yang estetis.
Pengepresan Isostatik Panas
Memadatkan porositas internal apa pun dengan aplikasi suhu tinggi dan tekanan isostatik secara simultan. Diperlukan untuk aplikasi penggunaan akhir yang dinamis.
Perlakuan Panas
Mengubah struktur mikro Ti-6Al-4V dan paduan titanium lainnya untuk meningkatkan sifat mekanik seperti keuletan dan umur kelelahan.
Pemesinan
Menghadirkan dimensi dan permukaan akhir yang presisi tinggi untuk bantalan dan permukaan penyegelan pada komponen bentuk hampir bersih AM.
Teknik Manufaktur Aditif untuk Bubuk Titanium
Pencetakan 3D logam modern menggunakan pengelasan mikro titanium halus untuk membuat komponen yang kompleks. Ada dua pendekatan yang umum dilakukan:
Perbandingan Pilihan Proses Titanium AM
| Metode | Deskripsi | Manfaat | Keterbatasan |
|---|---|---|---|
| Fusi Tempat Tidur Serbuk | Laser atau sinar elektronik memadukan area tempat tidur serbuk secara selektif sesuai dengan model digital | Kemampuan geometris yang luar biasa dan keserbagunaan material yang cocok untuk komponen titanium fungsional penggunaan akhir | Kecepatan pembuatan lebih lambat dari DED; keterbatasan ukuran dari alas mesin |
| Deposisi Energi Terarah | Sumber panas terfokus melelehkan nosel semprotan bubuk logam | Komponen yang lebih besar dimungkinkan; Area pembangunan kumulatif. Ideal untuk perbaikan dan pelapisan. | Permukaan akhir yang lebih buruk; Porositas yang lebih tinggi - membutuhkan pasca-pemrosesan yang ekstensif |
Pendekatan berbasis laser saat ini melihat adopsi terluas untuk mencetak paduan titanium dengan kemurnian tinggi berkat presisi dan kinerja material.
Aplikasi dari bubuk titanium am
Berkat keunggulan material titanium seperti performa mekanis yang tinggi per satuan berat yang dikombinasikan dengan kebebasan desain AM, aplikasinya meliputi:
Industri yang Mengadopsi Suku Cadang Titanium AM
Dirgantara - braket mesin, suku cadang drone, komponen satelit
Medis & Gigi - implan, prostetik, instrumen bedah
Otomotif - perlengkapan olahraga motor, braket khusus
Minyak & Gas - perkakas, katup, dan pompa laut dalam
Pembangkit Listrik - impeler ringan, bilah turbin
Paduan baru yang direkayasa seperti Ti-6242 mendorong kemampuan lebih jauh lagi sehingga memungkinkan titanium melintasi sektor-sektor dengan pertumbuhan tinggi.
Pemasok Terkemuka Bubuk Cetak Titanium
Produsen utama serbuk titanium bulat untuk proses AM yang andal meliputi:
Produsen Bubuk Titanium
| Perusahaan | Nilai Umum | Harga/Kg |
|---|---|---|
| AP&C | Ti-6Al-4V, Ti-6242, Kelas 2, 23 | $50 – $350 |
| Grup Linde | Ti-6Al-4V, Kelas 2, 23, 5 | $200 – $600 |
| Bubuk Logam Wolfram | Ti-6Al-4V, Kelas 5 | $100 – $500 |
| Sandvik | Ti-6Al-4V | $120 – $310 |
Harga sangat bergantung pada standar kemurnian, parameter ukuran bubuk, bahan kimia bersertifikat, dan volume pembelian.
PERTANYAAN YANG SERING DIAJUKAN
Tingkat paduan titanium apa yang terbaik untuk komponen AM medis atau gigi?
Titanium kelas medis 5 dengan kontrol kimia yang ketat direkomendasikan untuk aplikasi implan bio-inert yang membutuhkan biokompatibilitas optimal dan kinerja kelelahan yang tinggi.
Mengapa kandungan oksigen rendah sangat penting untuk bubuk cetak titanium?
Oksigen yang tinggi menyebabkan kelebihan titanium oksida yang mengurangi kemampuan fusi, keuletan, masa pakai, dan kinerja mekanis. Oksigen dibatasi agar tetap berada di bawah level 0,18-0,2%.
Paduan titanium apa yang paling diuntungkan dari perawatan pasca-pemrosesan?
Perlakuan panas ganda yang menonjol untuk Ti-6Al-4V meningkatkan kekuatan tarik sekaligus meningkatkan keuletan. Titanium grade 2 mencapai keuntungan tarik tertinggi dari penghilangan anil yang diikuti dengan respons penuaan.
Apakah finishing permukaan diperlukan untuk komponen Titanium AM?
Aplikasi tertentu memerlukan akurasi dimensi, kebutuhan tribologi, estetika, atau inaktivasi yang paling baik ditangani dengan peningkatan permukaan - termasuk pemesinan CNC presisi, penggilingan/pemolesan, EDM, shot peening, anodisasi, oksidasi elektrolitik plasma, dll.
Bagaimana seharusnya pemasok dievaluasi untuk mencetak pesanan bubuk titanium?
Karakteristik penting terkemuka yang digunakan oleh produsen dan perancang aditif untuk memenuhi syarat pemasok serbuk titanium di luar harga yang wajar meliputi: morfologi bulat, kontrol ketat distribusi ukuran partikel, kandungan pengotor gas yang sangat rendah (terutama oksigen dan nitrogen), ketertelusuran lot melalui sistem manajemen kualitas yang ketat, keahlian teknis yang responsif, ketersediaan pengambilan sampel, dan sertifikasi yang membuktikan protokol pengujian internal yang terstandardisasi.
