Bestes IN738-Pulver für den 3D-Druck im Jahr 2023

Inconel 738-Pulver ist eine bemerkenswerte Superlegierung, die sich durch außergewöhnliche Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Aufgrund ihrer einzigartigen Zusammensetzung und hervorragenden mechanischen Eigenschaften findet diese Legierung Anwendung in verschiedenen Branchen, darunter Luft- und Raumfahrt, Energieerzeugung und industrielle Fertigung. In diesem umfassenden Leitfaden werden wir die Eigenschaften, den Herstellungsprozess und die vielfältigen Anwendungen von Inconel 738-Pulver untersuchen.

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Übersicht über IN738-Pulver für den 3D-Druck

IN738 ist ein Superlegierungspulver auf Nickelbasis, das häufig für die additive Fertigung von Hochleistungsmetallteilen verwendet wird. Es kombiniert hervorragende mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen mit Verarbeitbarkeit und ist damit eine ideale Wahl für den 3D-Druck von Luft- und Raumfahrt- und Industriekomponenten.

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Leitfaden zu IN738-Legierungspulver für 3D-Druckanwendungen. Es behandelt Zusammensetzung, Eigenschaften, Druckparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleiche, Vor- und Nachteile sowie häufig gestellte Fragen zu IN738-Pulver. Wichtige Informationen werden in leicht verständlichen Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung des IN738-Pulvers

IN738 hat eine ausscheidungshärtende Legierungszusammensetzung, die verschiedene gelöste Elemente enthält:

Element Gewicht % Zweck
Nickel Gleichgewicht Matrixelement sorgt für Korrosionsbeständigkeit
Chrom 15 – 17 Oxidationsbeständigkeit
Aluminium 3.4 – 4.4 Ausscheidungshärtung
Titan 3.2 – 4.2 Ausscheidungshärtung
Eisen 12,5 max Festlösungsverstärkung
Kobalt 8,5 – 10 Festlösungsverstärkung
Molybdän 1,5 – 2,5 Kriechverstärkung
Tantal 1 – 2 Ausscheidungshärtung
Kohlenstoff 0,11 max Hartmetallbildner

Zur Kontrolle der Kornstruktur werden außerdem Spuren von Bor, Zirkonium und Magnesium zugesetzt.

Eigenschaften von IN738-Pulver

IN738 weist die folgenden Haupteigenschaften auQ:

Eigentum Beschreibung
Hohe Festigkeit Hervorragende Zug- und Zeitstandfestigkeit bis 750 °C
Thermische Stabilität Festigkeit und Härte bleiben bis 700 °C erhalten
Oxidationsbeständigkeit Bildet schützende Cr2O3-Oxidablagerungen
Beständigkeit gegen thermische Ermüdung Beständig gegen Rissbildung bei Temperaturwechsel
Korrosionsbeständigkeit Hohe Beständigkeit gegen Heißkorrosion und Oxidation
Verarbeitbarkeit Mit passendem Zusatzwerkstoff gut schweißbar

Aufgrund seiner Eigenschaften eignet es sich für Heißbereichskomponenten in der Luft- und Raumfahrt, die extremen Belastungen ausgesetzt sind.

3D-Druckparameter für IN738-Pulver

Für die Verarbeitung von IN738-Pulver sind optimierte Druckparameter erforderlich:

Parameter Typischer Wert Zweck
Schichtdicke 20-50 μm Dünnere Schichten verbessern die Auflösung
Laserleistung 180-500 W Schmelzzustand ohne Verdunstung
Scangeschwindigkeit 800-1600 mm/s Gleicht Dichte und Bauzeit aus
Schraffurabstand 50-200 μm Dichte und mechanische Eigenschaften
Stützstruktur Minimal Einfache Entfernung, Oberflächenbeschaffenheit
Inertgas Argon Verhindern Sie Oxidation während des Druckens

Die Auswahl der Parameter hängt von Faktoren wie Baugeometrie, mechanischen Anforderungen, Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und Ausrichtung ab.

Anwendungen von 3D-gedruckten IN738-Teilen

Additiv gefertigte IN738-Komponenten dienen kritischen Anwendungen in:

Industrie Komponenten
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, Brennkammern, Abgasteile
Energieerzeugung Teile des Heißgasweges, Wärmetauscher
Automobil Turboladerräder, Ventile
Chemische Verarbeitung Pumpen, Ventile, Gehäuse

Zu den Vorteilen gegenüber gegossenem/geschmiedetem IN738 gehören komplexe Geometrien, kürzere Vorlaufzeiten und ein besseres Buy-to-Fly-Verhältnis.

Spezifikationen des IN738-Pulvers für den 3D-Druck

IN738-Pulver ist im Handel erhältlich und erfüllt folgende Zusammensetzungs- und Qualitätsspezifikationen:

Parameter Spezifikation
Partikelgrößenbereich 15–45 μm typisch
Partikelform Sphärische Morphologie
Scheinbare Dichte > 4 g/cm³
Klopfdichte > 6 g/cm³
Hall-Durchflussrate > 23 Sek. für 50 g
Reinheit >99,9 %
Sauerstoffgehalt <300 ppm

Für bestimmte Anwendungen sind andere Größenbereiche, Reinheiten und engere Toleranzen möglich.

Lieferanten von IN738-Pulver

Zu den seriösen Anbietern von IN738-Pulver gehören:

Anbieter Standort
Praxair USA
Carpenter-Pulverprodukte USA
Sandvik-Fischadler Vereinigtes Königreich
Erasteel Schweden
AMETEK USA
LPW-Technologie Vereinigtes Königreich

Die Preise liegen je nach Qualität, Größenverteilung und Bestellmenge zwischen 90 $/kg und 220 $/kg.

Handhabung und Lagerung von IN738-Pulver

Als reaktives Metall erfordert IN738-Pulver eine kontrollierte Handhabung:

  • Verschlossene Behälter in einer kühlen, trockenen Inertgasumgebung lagern
  • Kontakt mit Feuchtigkeit, Säuren und Oxidationsmitteln vermeiden
  • Verwenden Sie leitfähige Behälter und Transfergeräte
  • Bodenausrüstung zur Ableitung statischer Aufladungen
  • Minimieren Sie die Entstehung und Ansammlung von Staub
  • Lokale Absaugung empfohlen
  • Befolgen Sie die Vorsichtsmaßnahmen im Sicherheitsdatenblatt

Durch die ordnungsgemäße Lagerung und Handhabung werden Eigentumsveränderungen oder Gefahren verhindert.

Inspektion und Prüfung von IN738-Pulver

Zu den Qualitätsprüfmethoden für IN738-Pulver gehören:

Methode Getestete Parameter
Siebanalyse Partikelgrößenverteilung
Laserbeugung Partikelgrößenverteilung
REM-Bildgebung Partikelmorphologie und Mikrostruktur
EDX/RFA Chemie und Zusammensetzung
XRD Phasen vorhanden
Pyknometrie Dichte
Hall-Durchflussrate Fließfähigkeit des Pulvers

Tests gemäß den geltenden ASTM-Standards gewährleisten die Konsistenz von Charge zu Charge.

Vergleich von IN738 mit alternativen Legierungspulvern

IN738 schneidet im Vergleich zu anderen Superlegierungen auf Ni-Basis wie folgt ab:

Legierung Oxidationsbeständigkeit Kosten Druckbarkeit Schweißbarkeit
IN738 Exzellent Mittel Exzellent Gut
IN718 Mittel Niedrig Gerecht Exzellent
Haynes 282 Exzellent Sehr hoch Gut Begrenzt
Inconel 625 Gut Mittel Exzellent Exzellent

Im Hinblick auf Bedruckbarkeit und Leistung bietet IN738 im Vergleich zu Alternativen wie IN718 oder Haynes 282 die beste Balance.

Vor- und Nachteile von IN738-Pulver

Vorteile Nachteile
Hervorragende Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen Teurer als IN718-Legierungspulver
Mit passendem Zusatzwerkstoff gut schweißbar Geringere Zugduktilität bei Raumtemperatur
Weitgehend validiert für AM-Prozesse Erfordert heißisostatisches Pressen, um Spannungen abzubauen
Leistung vergleichbar/überlegen mit Guss IN738 Lagerung und Handhabung unter kontrollierter Atmosphäre erforderlich
Komplexe Geometrien möglich Begrenzte Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen

IN738 ermöglicht eine hervorragende Leistung für kritische Teile im heißen Bereich, ist jedoch teurer als andere Ni-Superlegierungsoptionen.

Häufig gestellte Fragen zu IN738-Pulver für den 3D-Druck

Hier sind einige häufig gestellte Fragen zu IN738-Pulver:

Q: Welche Partikelgröße wird für den Druck von IN738 empfohlen?

A: 15–45 Mikrometer ist der typische Größenbereich, der eine gute Fließfähigkeit sowie eine hohe Auflösung und Dichte bietet. Feinere Partikel unter 10 Mikrometern können die Dichte und Oberflächenbeschaffenheit verbessern.

Q: Warum ist IN738 für den 3D-Druck geeignet?

A: Schlüsselfaktoren sind die Bedruckbarkeit, die mechanischen Eigenschaften, die Schweißbarkeit und die vorherige Verwendung in herkömmlichen Prozessen, die die Validierung unterstützen. IN738 wurde für die Schmiedeverarbeitung entwickelt und lässt sich daher problemlos an die additive Fertigung anpassen.

Q: Welche Nachbearbeitung ist für IN738-gedruckte Teile erforderlich?

A: Nachbearbeitungen wie heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung und maschinelle Bearbeitung sind in der Regel erforderlich, um Spannungen abzubauen und die erforderlichen Abmessungen, Oberflächenbeschaffenheit und Endeigenschaften zu erreichen.

Q: Sind für den Druck von IN738 Stützstrukturen erforderlich?

A: Es werden minimale Stützstrukturen empfohlen, um eine schwierige Entfernung von komplexen Oberflächen und Kanälen zu vermeiden. Das kugelförmige IN738-Pulver lässt sich gut fließen und erfordert keine aufwendigen Stützen.

Q: Welche Alternativen gibt es zum IN738-Pulver für den 3D-Druck?

A: Wichtige Alternativen sind IN718, IN625, Hastelloy X, Haynes 282, Mar-M247 und C263. IN738 bietet jedoch die besten Gesamteigenschaften hinsichtlich Leistung und Herstellbarkeit.

Q: Welche Dichte ist mit 3D-gedruckten IN738-Komponenten erreichbar?

A: Mit optimierten 3D-Druckparametern werden für IN738 problemlos Dichten über 99 % erreicht. Dies entspricht den Eigenschaften herkömmlich verarbeiteter geschmiedeter oder gegossener IN738-Produkte.

Q: Können IN738-Teile nach dem 3D-Druck bearbeitet werden?

A: Ja, Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Bohren und Fräsen können für eine bessere Oberflächengüte und Genauigkeit eingesetzt werden. Für die Bearbeitung von ausscheidungsgehärtetem IN738-Material sind geeignete Werkzeugparameter erforderlich.

Q: Was ist die typische Oberflächenrauheit von IN738-Teilen im gedruckten Zustand?

A: Oberflächenrauheitswerte (Ra) von etwa 8–16 Mikrometern sind typisch, können jedoch durch maschinelle Bearbeitung und andere Endbearbeitungsverfahren weiter verbessert werden.

Q: Erfordert IN738 nach dem 3D-Druck heißisostatisches Pressen (HIP)?

A: HIP trägt dazu bei, innere Spannungen abzubauen und eine 100-prozentige Dichte zu erreichen, ist aber nicht zwingend erforderlich. Für unkritische Anwendungen kann eine Wärmebehandlung nach dem Prozess ausreichend sein.

Q: Welche häufigen 3D-Druckfehler werden beim IN738 beobachtet?

A: Mängel wie Porosität, Rissbildung, Verformung, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauheit können auftreten, werden aber durch optimierte Parameter und Verfahren gemildert.

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