3D Yazıcı Metal Tozları

Bu Gönderiyi Paylaş

İçindekiler

3B yazıcı metal tozları çeşitli metal 3B baskı süreçlerinde ham madde olarak kullanılan özel metal tozlarıdır. Bu tozlar, katman katman eklemeli imalat teknikleri kullanılarak karmaşık metal parçaların ve bileşenlerin üretilmesini sağlar.

3B Yazıcı Metal Tozlarına Genel Bakış

3B yazıcı metal tozları, geleneksel metal tozlarına kıyasla eklemeli imalata uygun hale getiren belirli özellikler sergiler:

  • Daha ince partikül boyut dağılımı
  • Küresel morfoloji
  • Kontrollü mikroyapı ve kristalografik doku
  • Tutarlı kimyasal bileşim
  • Optimize edilmiş akışkanlık ve paketleme yoğunluğu

Bu özellikler, tozların hassas bir şekilde biriktirilmesini ve güvenilir mekanik özelliklere sahip doğru parçalara füzyonunu sağlar.

Kullanılan en yaygın metal tozları şunlardır:

  • Paslanmaz çelik
  • Alüminyum
  • Titanyum alaşımları
  • Kobalt-krom
  • Nikel süper alaşımları
  • Bakır alaşımları

Çeşitli metal 3B baskı teknolojileri, toz yatağı füzyonu, yönlendirilmiş enerji biriktirme veya bağlayıcı püskürtme süreçlerini kullanır. Toz türü, belirli baskı süreciyle uyumluluğa göre seçilir.

Tablo 1: Metal 3B Baskı Süreçlerinin Karşılaştırılması

SüreçAçıklamaKullanılan Metaller
Toz Yatak FüzyonuToz ince katmanlar halinde yayılır ve lazer veya elektron ışını ile seçici olarak eritilirPaslanmaz çelik, alüminyum, titanyum, nikel ve kobalt alaşımları
Yönlendirilmiş Enerji BiriktirmeOdaklanmış termal enerji kaynağı, aynı anda enjekte edilen metal tozunu eritirPaslanmaz çelik, titanyum, alüminyum, kobalt-krom alaşımları
Bağlayıcı PüskürtmeSıvı bağlayıcı, toz parçacıklarını seçici olarak birleştirirPaslanmaz çelik, takım çeliği, bronz, tungsten karbür
3d yazıcı metal tozu
3B Yazıcı Metal Tozları 3

Metal Tozu Bileşimleri

İşte ticari 3B baskıda kullanılan bazı yaygın metal alaşımları ve bunların bileşimleri:

Tablo 2: Yaygın Metal Tozu Bileşimleri

AlaşımAna ElementlerÖrnek Notlar
Paslanmaz ÇelikFe, Cr, Ni, Mo316L, 17-4PH, 15-5PH, 420
AlüminyumAl, Si, Mg, CuAlSi10Mg, AlSi7Mg0.6, AlSi12
TitanyumTi, Al, VTi6Al4V, Ti6Al4V ELI
Kobalt KromCo, Cr, W, Ni, Fe, Si, Mn, CCoCr, CoCrMo
Nikel Süper AlaşımıNi, Cr, Co, Mo, W, Al, Ti, TaInconel 625, Inconel 718
Bakır AlaşımıCu, ZnCuSn10, CuCr1Zr

Belirli mikroyapılar ve özel mekanik özellikler elde etmek için ana alaşım elementlerinin oranları değiştirilebilir. Gelişmiş performans için eser miktarda katkı maddeleri de dahil edilebilir.

Tablo 3: Yaygın Alaşımların Elementel Bileşim Aralıkları

AlaşımAna Bileşenler (% ağırlıkça)Minör Bileşenler (% ağırlıkça)
316L paslanmaz çelikCr 16-18, Ni 10-14, Mo 2-3C, Si, P, S < 0.1
AlSi10Mg alüminyumAl bal., Si 9-11, Mg 0.2–0.45Fe < 0.55, Mn < 0.45, Ti < 0.15
Ti6Al4V titanyumAl 5.5-6.75, V 3.5-4.5Fe < 0.3, O < 0.2
CoCrMo kobalt kromCo bal., Cr 26-30, Mo 5-7Si < 1, Mn < 1, C < 0.35, Fe < 0.75
Inconel 718 nikel alaşımıNi 50-55, Cr 17-21, Nb+Ta 4.75-5.5Mo 2.8-3.3, Ti 0.65-1.15

Metal Tozu Özellikleri

Metal tozlarının özellikleri, baskı kalitesini, parça işlevselliğini ve üretim ekonomisini belirler:

Tablo 4: Eklemeli İmalat İçin Metal Tozlarının Temel Özellikleri

MülkiyetTipik AralıkRol
Parçacık boyutu10-75 μmKatman kalınlığını, detay çözünürlüğünü, yoğunluğu etkiler
MorfolojiAğırlıklı olarak küreselPaketlemeyi, yayılabilirliği, akışı etkiler
Görünür yoğunlukKatıların 'ine kadarParça oluşturmak için gereken miktarı belirler
Musluk yoğunluğuKatıların 'ına kadarİşleme sırasında paketleme verimliliğini gösterir
Akış hızı50 g'da 50 s'ye kadarBaskı sırasında düzgün toz yayılmasını sağlayın
Kimyasal saflıkHedef metalin ,9'una kadarReaksiyon ürünlerinden veya kapanımlardan kaçınır

Spesifikasyonlar, ihtiyaç duyulan kesin parça kalitesine ve mekanik özelliklere bağlıdır.

Lazer bazlı süreçlerdeki çoğu metal için, optimize edilmiş parça yoğunluğu (>) ve yüzey kalitesi (Ra 5-15 μm) için ideal toz boyutu ~20-45 μm'dir.

Küresel tozlar eşit şekilde akar ve yayılır. Düzensiz şekiller paketlemeyi olumsuz etkiler ve kusurlara neden olur. Bağlayıcı püskürtme için tozlar, erime olmadığı için 10-100 μm olabilir.

Daha yüksek görünür ve musluk yoğunlukları, baskı sırasında pahalı metal tozlarının daha iyi kullanılmasını sağlar. Daha düşük yoğunluklar aşırı israfa neden olur.

Güvenilir akış, düzgün katmanlar sağlar. Zayıf akış, düzensiz erimeye ve bozuk yapılara neden olur. Nem emilimi akışkanlığı ciddi şekilde azaltır.

Küçük safsızlıklar bile alaşım özelliklerini bozabilir veya baskı nozüllerini tıkayabilir. Yüksek saflıkta ham maddelerin kullanılması kritik öneme sahiptir.

Tablo 5: Yaygın Metal Tozları İçin Tedarikçi Özellikleri

MalzemeBoyut AralığıOksijen İçeriğiYığın YoğunluğuAkış Hızı
316L paslanmaz15-45 μm< %0,1 ağırlıkça4,2 g/cc'ye kadar< 40 s
AlSi10Mg25-55 μm< %0,45 ağırlıkça2,7 g/cc'ye kadar< 32 s
Ti6Al4V10-75 μm< %0,13 ağırlıkça2,7 g/cc'ye kadar< 50 s
CoCr20-63 μm< %0,1 ağırlıkça4,4 g/cc'ye kadar< 60 s
Inconel 71810-45 μm< %0,04 ağırlıkça4,5 g/cc'ye kadar< 45 s

Önerilen aralıkta çalışmak, yüksek ürün kalitesini sağlar. Aşırı varyasyon, kusur riski taşır.

3d yazıcı metal tozu
3B Yazıcı Metal Tozları 4

Metal Tozu Uygulamaları

İşte, kullanılan tipik alaşımlarla birlikte, 3B baskılı metal parçalardan yararlanan bazı son kullanım uygulamaları örnekleri:

Tablo 6: Metal AM Parçaları İçin Son Kullanım Uygulamaları ve Alaşımlar

EndüstriUygulamaKullanılan MetallerAvantajlar
Havacılık ve UzayTürbin kanatları, çerçeveler, antenlerTi alaşımları, Ni süper alaşımları, Al alaşımlarıAğırlık tasarrufu, karmaşık soğutma kanalları
OtomotivFren kolları, pistonlar, manifoldlarAl alaşımları, paslanmaz çelikPerformans artışları, birleştirilmiş montajlar
TıbbiOrtopedik implantlar, cerrahi aletlerTi, CoCr, paslanmaz çelikHastaya özel şekiller, biyo-uyumluluk
Petrol ve gazVana gövdeleri, pompa çarklarıPaslanmaz çelik, InconelAşırı ortamlara dayanır
TüketiciTakı, dekoratif sanatAltın alaşımları, gümüşKarmaşık geometriler, özel tasarımlar

Metal ekleme, küçük parti üretim senaryolarında geleneksel imalat süreçlerine kıyasla her bir işlev için daha hafif, daha güçlü ürünler ve daha düşük maliyetler sağlar.

Tablo 7: Metal 3B Baskı ve Geleneksel Yöntemlerin Özetleri

MetrikMetal AMÇıkarıcı İşlemeDöküm
Parça karmaşıklığıKısıtlama yokAlet erişimi ile sınırlıdırKalıplarla sınırlıdır
ÖzelleştirmeTasarımları kolayca değiştirinYeni programlar gerekliYeniden tasarım desenleri
İşletme maliyetleri10.000 parçaya kadar düşükYüksek kurulum maliyetleriYüksek takım maliyetleri
Mekanik özelliklerBenzer veya aşanYönteme bağlıdırDeğişir, ısıl işlem

SSS:

S: Önceden alaşımlı ve harmanlanmış elementel metal tozları arasındaki fark nedir?

C: Önceden alaşımlı tozlar, kimyasal homojenliği sağlayan, üretici tarafından önceden yapılmış hedef alaşım bileşimine sahiptir. Harmanlanmış elementel tozlar, baskıdan önce hedef oranlarda bir araya getirilen saf metal tozlarından oluşur ve erime sırasında birleşir.

S: Bu toz özellikleri nasıl ölçülür ve analiz edilir?

C: Partikül boyut dağılımı lazer kırınım analizi ile ölçülür. Morfoloji ve mikroyapı, taramalı elektron ve optik mikroskopi altında incelenir. Yoğunluklar, ASTM standartlarına göre Hall akışölçer ve musluk yoğunluk test cihazları kullanılarak ölçülür. Kimyasal analiz, atomik absorpsiyon veya emisyon spektroskopisi ve oksijen ve azot içeriği için inert gaz füzyonu kullanılarak yapılır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Bültenimize Abone Olun

Güncellemeleri alın ve en iyilerden öğrenin

Keşfedilecek Daha Fazla Şey

Scroll to Top