Máy in 3D Bột nhôm Phục vụ như một nguyên liệu kim loại cốt lõi cho sản xuất phụ gia Fusion Bed Bed trên khắp các thị trường hàng không vũ trụ, ô tô và công nghiệp nói chung. Hướng dẫn này xem xét các loại nhôm, thông số kỹ thuật của bột, xem xét quá trình in, phương pháp thiêu kết, tính chất cơ học, xử lý hậu kỳ, các bộ phận áp dụng và nhiều hơn nữa xung quanh việc tận dụng bột nhôm trong in 3D lớp sơn laser.
Máy in 3D Bột nhôm Tổng quan
Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn, đặc tính nhiệt và tính chất cơ học làm cho nó trở thành một vật liệu kỹ thuật được yêu cầu rộng rãi. Chuyển đổi Ithot thành các yếu tố dạng bột nguyên tử cho phép sản xuất phụ gia, mở khóa:
- Nhẹ – Giảm khối lượng thành phần để tiết kiệm nhiên liệu trong xe và máy bay
- Hợp nhất một phần – Các tổ hợp đa chức năng in kết hợp các thành phần tương tác
- Hợp kim tùy chỉnh – Thích ứng hóa học có chọn lọc tăng cường các vùng in theo vị trí
- Tùy chỉnh hàng loạt – Kiểm kê kỹ thuật số và tự động hóa in cho phép kết hợp sản phẩm cao
Chọn các loại hợp kim nhôm thích hợp và quay số các thông số quy trình in laser tương ứng cho phép khai thác các lợi ích sản xuất phụ gia trong khi giảm thiểu các khiếm khuyết xử lý thông qua nguyên liệu bột chất lượng.
Các loại bột nhôm 3D và các chế phẩm
Hệ thống hợp kim – In 3D kim loại tận dụng các đặc điểm cơ học 2000, 5000, 6000 và 7000.
Các yếu tố hợp kim chính – Magiê, silicon, kẽm, đồng, mangan, crom, zirconium được sử dụng một cách đơn lẻ hoặc trong các kết hợp các đặc tính điều chỉnh.
Biến thể chuyên dụng – Scandium, cerium, bạc, lithium, vv đã thêm một cách tiết kiệm các ứng dụng thích hợp như hàng thể thao đòi hỏi sức mạnh kết hợp, độ dẻo và hành vi ăn mòn phù hợp với các chế phẩm phụ gia phù hợp khác, khó khăn trong việc đúc trong thỏi thông thường và hình thành xuôi dòng.
Ví dụ Thành phần Hợp kim
| Hợp kim | Mg | Và | Cu | Mn | Cr | Zn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2024 | 1.2-1.8% | 0.50% | 3.8-4.9% | 0.3-0.9% | 0.10% | – |
| 7075 | 2.1-2.9% | 0.40% | 1.2-2.0% | 0.30% | 0.18-0.28% | 5.1-6.1% |
Bảng 1. Ví dụ, hợp kim nhôm rèn thường xuyên thích ứng với sử dụng AM nguyên liệu bột mịn, tận dụng magiê, silicon, đồng, mangan, crom và kết hợp kẽm thao tác dẫn đến hiệu suất cơ học.
Phương pháp và đặc điểm sản xuất bột nhôm
Nguyên tử hóa – Nguyên tử hóa trơ thổi thổi các dòng nhôm nóng chảy vào các loại bột hình cầu với sự phân bố kích thước hạt được kiểm soát phần lớn không có sự ô nhiễm phù hợp với việc sử dụng giường bột.
| Phương pháp | Sự miêu tả | Kích thước hạt | Hình thái | Sự thuần khiết | Hàm lượng oxy | Giá |
|---|---|---|---|---|---|---|
| nguyên tử hóa khí | Phân phối 30 micron đến 150 micron đạt được đóng gói và thiêu kết giường cao cấp cao | Cao hình cầu | Lên đến 99,97% al | & lt; 300 ppm | $$$$ |
ban 2. Phương pháp sản xuất Đặc điểm thúc đẩy các cân nhắc áp dụng xung quanh việc mua sắm bột in nhôm
Kiểm soát hình dạng hạt và tính nhất quán hóa học Batch-to Batch làm tăng độ tin cậy của phần cuối cùng – Các thuộc tính có giá trị ban đầu chi phí bột cao hơn nhưng mờ dần so với thời gian xử lý/giảm chi phí sau khi xử lý không cần hoàn thiện bề mặt rộng.
Tiêu chuẩn đặc điểm kỹ thuật cho bột in nhôm
| Tiêu chuẩn | Sự miêu tả |
|---|---|
| ASTM F3301 | Thành phần hóa học và phân phối kích thước cắt cho các loại bột nhôm AM |
| ASTM B633 | Tiêu chuẩn hợp kim bằng nhôm cấu trúc phù hợp với bột |
| ISO/ASTM 52904 | Phương pháp thử nghiệm định lượng tốc độ dòng chảy, mật độ và hiệu suất cơ học |
bàn số 3. Thông số kỹ thuật hàng đầu cho phép đảm bảo chất lượng trên các loại bột in nhôm sàng giải quyết các nhu cầu phụ gia độc đáo trên các chứng chỉ vật liệu thỏi thông thường
Xem xét phạm vi chứng nhận đảm bảo các tiêu chuẩn bao gồm các cửa sổ thành phần bắt buộc của người mua, các đặc tính bột chấp nhận được như tốc độ dòng chảy và mức độ tinh khiết hóa học phù hợp với cả khả năng nguyên tử hóa và các yêu cầu quy trình sản xuất tiếp theo.
Cân nhắc quá trình in 3D cho bột nhôm
Fusion giường bột laser – Nhôm nóng chảy laser chọn lọc sử dụng 400W-1KW được quét CO2 hoặc laser sợi quang lớp nóng chảy cục bộ dày 30-100μm.
| Tham số | Phạm vi điển hình |
|---|---|
| Năng lượng laser | 100-400 watt |
| Tốc độ quét | 300-10.000 mm/giây |
| Kích thước chùm tia | Đường kính 50-300 μm |
Bảng 4. Điều chỉnh các thông số đầu vào năng lượng của máy SLM cân bằng dày đặc nóng lên chống lại sự gia nhiệt dư thừa gây ra ứng suất dư cao và nứt.
Giảm khuyết điểm xây dựng – Giảm thiểu các khiếm khuyết như độ xốp, rạn nứt và rủi ro biến dạng đòi hỏi tối ưu hóa các thông số laser, chất lượng bột, xây dựng hình học, quản lý nhiệt và xử lý hậu kỳ.
Tận dụng sự khác biệt hợp kim – Điều chỉnh các kết hợp silicon, magiê và đồng thao túng các hành vi nóng chảy, đặc điểm nhiệt và các cấu trúc vi mô hóa rắn quản lý hiệu suất dẫn đến.
Thuộc tính cơ học in bột nhôm
Như các thuộc tính in – Đạt được 30-60% cường độ hợp kim đúc khi động lực hóa rắn nhanh chóng tập trung các khiếm khuyết mà không cần điều trị làm cứng công việc cơ học ở hạ lưu trong các hợp kim đúc.
Xử lý hậu kỳ – Phương pháp xử lý nhiệt, ép nóng và làm việc lạnh làm tăng hiệu suất cơ học từ 60% đến 95% tương đương đúc khi mệt mỏi chu kỳ cao và độ dẻo tiếp cận các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn.
| Hợp kim | Sức căng | Sức mạnh năng suất | Kéo dài (%) |
|---|---|---|---|
| Như in 2024 | 45 ksi | 21 KSI | 8 % |
| Như in 7075 | 47 ksi | 32 ksi | 11% |
| HIP 7075 | 73 ksi | 65 ksi | 10% |
Table 5. Comparing typical as-printed versus post-treated aluminum mechanical properties relative to cast alloy benchmarks targets.
Full properties realization relies on both intrinsic process-induced pore and defect reductions plus tailored post-processing revenge residual stress accumulation from unrestrained melt pool solidifications inherent to laser powder bed additive manufacture out of aluminum materials.
Post-Processing Methods for Aluminum Printed Parts
Stress Relief – Low temperature annealing minimizes residual stresses avoiding distortion without significantly coarsening strengthening phases
HIP – Hot isostatic pressing using high pressure argon gas at elevated temperature collapses internal voids improving fatigue resistance.
Cold Working – Burnishing, shot peening or other mechanical surface treatments install compressive stresses delaying crack formations especially important for fatigue loaded components.
Machining – CNC milling or turning maintains dimensional precision and controls surface roughness unlikely achievable directly from additive manufacture prior to final mechanical or thermal treatments.
Coatings – HVOF or arc thermal sprays although high hardness diffusion coatings like chromiding or aluminiding improving wear/corrosion resistance unmatched by any wrought product form.
Quality Testing – X-ray tomography, CT scans and image analysis quantifies volumetric defect distributions ensuring product reliability and performance requirements.
Combinations of integrated melt strategies plus tailored secondary processing realize fully dense aluminum printed parts rivaling mechanical properties once only possible through legacy ingot conversion subtractive techniques.
Ứng dụng thành phần nhôm có thể in được
Không gian vũ trụ
- Phụ kiện khung máy bay và sườn – Cải thiện tỷ lệ mua để nhanh chóng giảm 100% chất thải vật liệu
- Máy bay khí tím và blisks
- Thùng nhiên liệu lạnh phù hợp
Ô tô
- Khung xe giảm lớn và liên kết hệ thống treo
- Hội đồng nhà ở hợp nhất
Công nghiệp
- Đồ gá, đồ đạc, đồ đạc, gripper và hiệu ứng cuối
- Công cụ âm lượng thấp như khuôn phun nhựa và chết dập
- Tăng cường công cụ đường dẫn lưu lượng làm mát phù hợp
Các ứng dụng Lợi ích từ việc cân bằng các hợp kim phù hợp và có thể tùy chỉnh, hình học phức tạp được sản xuất duy nhất, cấu hình nhẹ và hiệu suất sau xử lý tăng cường có thể đạt được thông qua việc xử lý hợp nhất giường Powell từ bột nhôm.
Nhà cung cấp cung cấp bột in nhôm
| Nhà cung cấp | Sự miêu tả |
|---|---|
| Ap & amp; c | Chuyên về bột nhôm nguyên tử và bột intanium nguyên tử |
| Phụ gia thợ mộc | Phạm vi rộng của vật liệu in bằng thép không gỉ và siêu hợp |
| Sandvik Osprey | Nhà cung cấp hàng đầu của Nitinol, Cobalt, Bột in nhôm |
Bảng 6. Các nhà cung cấp đáng chú ý cung cấp hàng tồn kho nhôm in có khả năng sử dụng nguyên tử hóa nội bộ hoặc tìm nguồn cung ứng các nhà máy bên ngoài
Đánh giá chiều rộng công suất của nhà cung cấp trên các giống hợp kim mong muốn và các cam kết đảm bảo tính nhất quán theo từng đợt mang lại sự tự tin trong việc đảm bảo sự phát triển nhiều năm không có rủi ro thay đổi sản phẩm lạc hậu bất kỳ bộ phận trung gian nào trong các chiến dịch in dài hơn từ thay đổi bột.
Cân nhắc định giá bột nhôm
| Tham số | Tác động giá |
|---|---|
| Kích thước phân phối | Phân phối chặt chẽ hơn về năng suất lái xe |
| Tiêu chuẩn chất lượng | Lớp hàng không vũ trụ yêu cầu kiểm tra sàng lọc khiếm khuyết nghiêm ngặt |
| Khối lượng đặt hàng | Các dự án nguyên mẫu Smallbatch có phí bảo hiểm |
| Thông số kỹ thuật của khách hàng | Bất kỳ mục tiêu dầu/độ ẩm độc đáo nào, bao bì ảnh hưởng đến giá cả |
| Bổ sung hợp kim | Hỗn hợp nguyên tố độ tinh khiết cao hơn vượt qua các khoản phí |
Bảng 7. Các yếu tố của kênh cung cấp ảnh hưởng đến giá bột nhôm lên tới 5-10x Giá cả hàng hóa nhôm cơ bản
Dự báo yêu cầu khối lượng 12-18 tháng trước các dự án in lớn cung cấp đòn bẩy lớn nhất giảm thiểu hàng loạt và chi phí thử nghiệm đủ điều kiện.
Các câu hỏi thường gặp
Q: Có tái sử dụng bột bằng nhôm không?
Trả lời: Có, bột xử lý tốt chỉ với oxy khiêm tốn và đón ẩm cần theo dõi trước khi tái sử dụng hỗn hợp trở nên bất lợi.
Q: Điều gì gây ra các vấn đề về độ xốp trong các bộ phận in nhôm?
Trả lời: Các lỗ chân lông bị mắc kẹt có nguồn gốc từ việc lưu trữ và xử lý bột kém hoặc thiếu thông hơi trong quá trình tan chảy vào các khiếm khuyết về sức mạnh làm giảm sức mạnh.
H: Có phải xử lý nhiệt có lợi cho các thành phần in nhôm không?
Trả lời: Có, xử lý nhiệt được thiết kế đúng cách tái tạo các nhiệt độ tăng cường độ dẻo và tối đa hóa các tính chất cơ học của xe cứu thương duy nhất để kiểm soát các con đường hóa rắn in được kiểm soát.
Q: Hợp kim nhôm nào phù hợp nhất cho phụ gia Fusion Bed Bed Fusion?
A: Bột Scalmalloy – một hợp kim nhôm, scandium, zirconium được cấp bằng sáng chế bởi apworks – Cung cấp sự kết hợp không thể so sánh giữa sức mạnh và khả năng chống nhiệt độ một khi bị xử lý hoàn toàn sau.