Tungsten 3D Printing: Spesifikasi, Harga, Pro

Daftar Isi

Serbuk tungsten dan paduan tungsten memungkinkan pencetakan komponen dengan kepadatan tinggi dengan sifat mekanik dan termal yang sangat baik menggunakan laser powder bed fusion (LPBF) dan peleburan berkas elektron (EBM). Panduan ini memberikan ikhtisar tentang pencetakan 3D logam tungsten.

Pengantar Pencetakan 3D Tungsten

Tungsten adalah bahan yang unik untuk manufaktur aditif karena sifatnya:

  • Kepadatan yang sangat tinggi - 19 g/cm3
  • Kekerasan dan kekuatan tinggi
  • Konduktivitas termal yang sangat baik
  • Titik leleh tinggi 3422°C
  • Kemampuan proses dan kemampuan mesin yang menantang

Aplikasi utama komponen tungsten cetak:

  • Pelindung radiasi
  • Komponen kedirgantaraan dan olahraga motor
  • Perangkat radioterapi dan kolimator
  • Implan medis seperti tiang gigi
  • Komponen penyeimbang dan penyeimbang
  • Kontak listrik dan elemen pemanas

Paduan tungsten umum untuk AM:

  • Paduan berat tungsten dengan Ni, Fe, Cu, Co
  • Karbida tungsten
  • Oksida tungsten yang didoping kalium
pencetakan 3d tungsten

Bubuk Tungsten Murni

Serbuk tungsten murni memberikan kepadatan tertinggi:

Properti:

  • Kepadatan 19,3 g/cm3
  • Pemblokiran dan pelindung radiasi yang sangat baik
  • Kekerasan tinggi hingga 400 Hv
  • Kekuatan hingga 1200 MPa
  • Titik leleh 3422°C
  • Konduktivitas listrik dan termal yang baik

Aplikasi:

  • Pelindung radiasi medis
  • Kolimator dan bukaan sinar-X
  • Penyeimbang penerbangan
  • Peredaman getaran dalam olahraga motor
  • Kontak dan pemanas listrik

Pemasok: TRU Group, Buffalo Tungsten, Midwest Tungsten

Paduan Berat Tungsten

Paduan berat tungsten dengan nikel, besi, dan tembaga memberikan keseimbangan yang ideal antara kepadatan, kekuatan, dan keuletan:

Nilai umum:

  • WNiFe (90W-7Ni-3Fe)
  • WNiCu (90W-6Ni-4Cu)
  • WNi (90W-10Ni)

Properti:

  • Kepadatan 17-18 g/cm3
  • Kekuatan hingga 1 GPa
  • Ketahanan korosi dan keausan yang baik
  • Kekuatan suhu tinggi

Aplikasi:

  • Komponen otomotif dan olahraga motor
  • Sistem kedirgantaraan dan pertahanan
  • Bobot peredam getaran
  • Pelindung radiasi
  • Implan medis seperti tiang gigi

Pemasok: Sandvik, TRU Group, Nanosteel

Karbida Tungsten

Serbuk tungsten karbida mencetak komponen yang sangat tahan aus:

Jenis

  • Logam keras WC-Co dengan kobalt 6-15%
  • Karbida yang disemen WC-Ni
  • Sermet WC-CoCr

Properti

  • Kekerasan hingga 1500 HV
  • Kekuatan tekan lebih dari 5 GPa
  • Modulus Young yang tinggi
  • Ketahanan abrasi dan erosi yang sangat baik

Aplikasi

  • Alat pemotong dan mata bor
  • Memakai suku cadang dan segel
  • Komponen lapis baja balistik
  • Alat pembentuk dan pencetak logam

Pemasok: Sandvik, Nanosteel, Buffalo Tungsten

Oksida Tungsten yang Didoping

Oksida tungsten yang didoping kalium seperti K2W4O13 memberikan sifat kelistrikan yang unik:

Karakteristik

  • Perilaku semikonduktor
  • Konduktivitas listrik yang dapat disesuaikan dengan tingkat doping
  • Kepadatan tinggi hingga 9 g/cm3
  • Stabilitas radiasi yang tinggi

Aplikasi

  • Komponen elektronik dan listrik
  • Elektroda, kontak, dan resistor
  • Generator termoelektrik
  • Detektor radiasi

Pemasok: Material Maju Inframat

pencetakan 3d tungsten

Perbandingan Properti Material

BahanKepadatan (g/cm3)Kekuatan (MPa)Kekerasan (HV)Tahanan Listrik (μΩ-cm)
Tungsten Murni19.38502605.5
WNiFe1810003808.1
WC-12Co15.52000130060
WO3 yang didoping K91-100

Metode Produksi Bubuk Tungsten

1. Pengurangan Hidrogen

  • Proses yang paling umum dan ekonomis
  • Tungsten oksida direduksi oleh hidrogen
  • Morfologi bubuk yang tidak teratur

2. Spheroidisasi Plasma

  • Memperbaiki bentuk dan daya alir bedak
  • Dilakukan setelah reduksi hidrogen
  • Memberikan kemurnian tinggi

3. Atomisasi Plasma

  • Kebulatan dan aliran bubuk yang unggul
  • Kontrol atas distribusi ukuran partikel
  • Pengambilan oksigen lebih rendah daripada atomisasi gas

4. Sintesis Uap Kimia

  • Serbuk tungsten berskala nano yang sangat halus
  • Kemurnian tinggi dengan ukuran partikel kecil
  • Digunakan untuk serbuk tungsten oksida

Teknologi Printer untuk Tungsten

Laser Powder Bed Fusion (LPBF)

  • Laser serat daya tinggi> 400W
  • Atmosfer argon lembam
  • Kontrol kolam lelehan yang tepat sangat penting

Peleburan Berkas Elektron (EBM)

  • Berkas elektron yang kuat > 3kW
  • Lingkungan vakum tinggi
  • Paling cocok untuk bahan yang sangat padat

Pengaliran Pengikat

  • Pengikat perekat yang digunakan untuk menyatukan bubuk secara selektif
  • Pasca-pemrosesan diperlukan untuk kepadatan penuh
  • Kekuatan bagian yang lebih rendah dibandingkan dengan LPBF dan EBM

LPBF dan EBM memungkinkan pencetakan komponen tungsten dengan kepadatan tinggi.

Spesifikasi Teknis

Spesifikasi serbuk tungsten yang khas untuk AM:

ParameterSpesifikasiMetode pengujian
Ukuran partikel15 - 45 mikronDifraksi laser
Kepadatan yang tampak9 - 11 g/ccPengukur aliran aula
Kerapatan ketukan11 - 13 g/ccASTM B527
Laju aliran25 - 35 s/50gASTM B213
Kandungan oksigen<100 ppmFusi gas inert
Kandungan karbon<50 ppmAnalisis pembakaran
Kebulatan0.9 – 1Analisis gambar

Mengontrol karakteristik serbuk, seperti distribusi ukuran partikel dan morfologi, sangat penting untuk cetakan dengan densitas tinggi.

Pengembangan Proses Cetak

Mengoptimalkan parameter proses LPBF untuk tungsten:

  • Pemanasan awal untuk mengontrol keretakan - ketik. 100-150°C
  • Daya laser tinggi> 400W dengan kontrol yang presisi
  • Ketebalan lapisan kecil sekitar 20-30μm
  • Strategi pemindaian untuk meminimalkan tekanan
  • Pendinginan terkendali setelah pencetakan

Untuk EBM:

  • Pemanasan hingga> 600°C untuk menyinter bubuk
  • Arus sinar tinggi dengan ukuran titik kecil
  • Kecepatan pemindaian yang lebih lambat untuk peleburan penuh
  • Meminimalkan gradien termal

Cetakan uji diperlukan untuk mengkarakterisasi properti.

Pemasok dan Harga

PemasokNilaiKisaran Harga
Grup TRUW murni, WNiFe$350 - $850/kg
NanosteelWC-Co, WNiFe$450 - $1000/kg
Kerbau TungstenW murni, W-Cr$250 - $750/kg
InframatWO3 yang didoping$500 - $1500/kg
SandvikWC-Co, W-Ni-Cu$300 - $800/kg
  • Biaya tungsten murni ~ $350 hingga $850 per kg
  • Paduan berat berharga ~ $450 hingga $1000 per kg
  • Oksida yang didoping hingga $1500 per kg

Harga tergantung pada kemurnian, morfologi, kualitas bubuk, dan volume pesanan.

Pengolahan pasca

Langkah-langkah pasca-pemrosesan yang umum untuk komponen tungsten AM:

  • Mendukung penghapusan menggunakan EDM atau waterjet
  • Pengepresan isostatik panas untuk menghilangkan rongga
  • Infiltrasi dengan paduan dengan lelehan yang lebih rendah
  • Pemesinan untuk meningkatkan hasil akhir permukaan
  • Bergabung dengan komponen lain jika diperlukan

Pasca-pemrosesan yang tepat sangat penting untuk mencapai kualitas bagian akhir.

Aplikasi Komponen Tungsten Cetak

Dirgantara: Bilah turbin, komponen satelit, penyeimbang

Otomotif: Menyeimbangkan bobot, bagian peredam getaran

Medis: Pelindung radiasi, kolimator, implan gigi

Elektronik: Heatsink, kontak listrik, resistor

Pertahanan: Pelindung radiasi, perlindungan balistik

Komponen tungsten cetak memungkinkan peningkatan kinerja dalam aplikasi yang menuntut di seluruh industri.

pencetakan 3d tungsten

Pro dan Kontra Tungsten AM

Keuntungan

  • Kepadatan tinggi untuk pelindung radiasi
  • Kekuatan dan kekerasan yang luar biasa
  • Sifat termal dan listrik yang baik
  • Geometri yang disesuaikan
  • Mengkonsolidasikan beberapa bagian

Kekurangan

  • Sulit dan mahal untuk diproses
  • Bahan rapuh yang membutuhkan penyangga
  • Keuletan dan ketangguhan patah yang rendah
  • Membutuhkan peralatan khusus

Memecahkan Masalah Pencetakan

MasalahKemungkinan PenyebabTindakan Korektif
PorositasKepadatan bubuk rendahGunakan serbuk dengan kepadatan tinggi yang mendekati kepadatan teoretis
Parameter cetak yang tidak akuratSesuaikan daya laser, kecepatan, jarak penetasan melalui cetakan uji
RetakGradien termal yang besarMengoptimalkan pemanasan awal, strategi pemindaian
Tegangan sisa yang tinggiGunakan pengepresan isostatik panas pasca-cetak
KontaminasiMemastikan suasana pemrosesan dengan kemurnian tinggi
WarpingPemanasan atau pendinginan yang tidak merataOptimalkan pola pemindaian, jangkar bagian dengan kuat untuk membangun pelat

Pertanyaan Umum

T: Berapa ukuran partikel tipikal yang digunakan untuk bubuk cetak tungsten?

J: 15-45 mikron adalah hal yang umum, dengan kontrol ketat terhadap distribusi ukuran partikel sekitar 20-35 mikron.

T: Tingkat porositas apa yang dapat diharapkan pada komponen tungsten yang dicetak?

J: Porositas kurang dari 1% biasanya dicapai melalui optimalisasi proses dan pengepresan isostatik panas.

T: Paduan apa yang memberikan keseimbangan yang baik antara densitas dan sifat mekanis?

J: Paduan berat tungsten dengan 6-10% Ni, Fe, dan Cu memberikan densitas tinggi dengan keuletan dan ketangguhan retak yang baik.

T: Pemrosesan pasca-pemrosesan apa yang diperlukan pada komponen tungsten yang dicetak?

J: Pelepasan penyangga, pengepresan isostatik panas, infiltrasi, dan pemesinan, merupakan proses pasca-cetak yang lazim digunakan.

T: Berapa suhu pemanasan awal yang digunakan?

J: Untuk LPBF, pemanasan awal hingga 150°C merupakan hal yang umum dilakukan untuk mengurangi tegangan sisa dan keretakan.

T: Tindakan pencegahan keselamatan apa yang diperlukan saat menangani bubuk tungsten?

J: Gunakan APD yang sesuai, hindari penghirupan, dan ikuti prosedur penanganan bubuk yang aman yang direkomendasikan oleh pemasok.

ketahui lebih banyak proses pencetakan 3D

T: Standar apa yang digunakan untuk memenuhi syarat bubuk cetak tungsten?

J: ASTM B809, ASTM F3049, dan Standar MPIF 46 mencakup analisis kimia, pengambilan sampel, dan pengujian.

Kesimpulan

Tungsten dan paduannya memungkinkan pembuatan aditif komponen dengan kepadatan tinggi dengan kekakuan, kekuatan, kekerasan, dan sifat termal yang tak tertandingi dengan menggunakan proses pencetakan 3D yang canggih seperti LPBF dan EBM. Dengan titik leleh, densitas, dan kemampuan pemblokiran radiasi yang sangat tinggi, komponen tungsten yang dicetak dapat digunakan di berbagai aplikasi kedirgantaraan, motorsport, medis, pertahanan, dan elektronik. Namun, kemampuan cetak dan persyaratan pasca-pemrosesan yang menantang memerlukan kontrol proses yang ketat dan pengoptimalan parameter untuk mencapai densifikasi penuh dan sifat material yang ideal. Seiring dengan berkembangnya keahlian dan pengalaman dalam mencetak tungsten, keunggulan uniknya dapat dimanfaatkan untuk memproduksi komponen berkinerja tinggi dengan kemampuan yang melebihi batasan manufaktur tradisional.

Bagikan Di

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Email

Metal3DP Technology Co, LTD adalah penyedia terkemuka solusi manufaktur aditif yang berkantor pusat di Qingdao, Cina. Perusahaan kami mengkhususkan diri dalam peralatan pencetakan 3D dan bubuk logam berkinerja tinggi untuk aplikasi industri.

Kirimkan pertanyaan untuk mendapatkan harga terbaik dan solusi khusus untuk bisnis Anda!

Artikel Terkait

Dapatkan Metal3DP
Brosur Produk

Dapatkan Teknologi Terbaru, Inovasi, dan Berita Perusahaan yang Disampaikan.