5 металлических материалов для 3D-печати

В этой статье будут представлены 5 металлических порошков для 3D-печати металлом. Это алюминиевые сплавы. , магниевые сплавы , нержавеющая сталь , жаропрочные сплавы и титановые сплавы .

Что такое технология 3D-печати?

3D-печать своего рода быстрое прототипирование технология, которая представляет собой технологию, которая использует сырье для укладки слой за слоем для завершения изготовления трехмерных твердотельных моделей. Он основан на файлах цифровых моделей и использует связующие материалы (такие как пластик, порошковый металл и т. д.) для создания трехмерных объектов путем послойной печати.

Применение технологии 3D-печати

В 3D-печати обычно используются принтеры с цифровыми технологиями. Он используется для изготовления моделей в области изготовления пресс-форм, промышленного дизайна и так далее. По мере развития и зрелости технологии она постепенно использовалась в непосредственном производстве некоторых продуктов или компонентов. Технология 3D-печати уже используется в производстве обуви, промышленного дизайна, ювелирных изделий, медицины, автомобилестроения, аэрокосмической отрасли, образования, архитектуры, гражданского строительства и многих других областях.

О 3D-печати металлом

В последние годы 3D-печать металлом считается основным направлением развития обрабатывающей промышленности будущего, и скорость ее развития намного превышает скорость 3D-печати неметаллом. В качестве материальной основы металлической печати металлические порошковые материалы также являются важным прорывом в развитии технологии 3D-печати. Для исследования типов металлических порошковых материалов в настоящее время существует пять металлических порошковых материалов:титановый сплав, алюминиевый сплав, магниевый сплав, суперсплав и нержавеющая сталь.

1. Титановый сплав

Титановые сплавы обладают преимуществами высокой прочности, высокой термической прочности, хорошей коррозионной стойкости, хороших характеристик при низких температурах и высокой химической активности и широко используются в спортивном оборудовании, химической промышленности, атомной промышленности, медицинском оборудовании, аэрокосмической и других областях. . В настоящее время многие страны осознали важность материалов из титановых сплавов.

Титановый сплав является новым важным конструкционным материалом, используемым в аэрокосмической промышленности. Титановый сплав в основном используется для изготовления компонентов компрессора авиационного двигателя, а также ракет, реактивных снарядов и конструкционных деталей высокоскоростных самолетов.

Детали из титанового сплава, изготовленные традиционными методами ковки и литья, широко используются в высокотехнологичных областях.

В процессе резания коэффициент деформации титанового сплава мал, температура резания высока, инструмент легко изнашивается, а сила резания на единицу площади велика. В сочетании с плохой износостойкостью и плохими технологическими характеристиками титановых сплавов механическая обработка титановых сплавов очень сложна, а производственный процесс усложнен. А титановые сплавы очень легко поглощают примеси, такие как водород, кислород, азот и углерод, во время горячей обработки.

Поэтому, если для производства деталей из титанового сплава используются традиционные методы ковки и литья, стоимость высока, коэффициент использования материала низкий, обработка сложна, а производственный процесс усложнен. Из-за этих трудностей широкое применение титановых сплавов затруднено.

С развитием общества использование технологии 3D-печати металлом может решить вышеуказанные проблемы, поэтому в последние годы 3D-технология стала новой технологией для непосредственного изготовления деталей из титанового сплава.

2. Алюминиевый сплав

Алюминиевый сплав обладает превосходными физическими, химическими и механическими свойствами, такими как высокая удельная прочность, легкий вес, хорошая текучесть, хорошая способность к заполнению формы, хорошая коррозионная стойкость, низкая температура плавления, хорошие литейные свойства и пластическая обрабатываемость. Он широко используется в аэрокосмической, морской, химической промышленности, производстве металлической упаковки, строительстве, электромеханической промышленности и производстве товаров повседневного спроса.

Однако при селективном лазерном плавлении характеристики самого алюминиевого сплава усложняют производство. В настоящее время при селективном лазерном плавлении все еще существуют такие проблемы, как окисление, остаточное напряжение, дефекты пор и плотность в алюминиевом сплаве.

3. Магниевый сплав

Магниевые сплавы характеризуются низкой плотностью, хорошей теплоотдачей, высокой прочностью, большим модулем упругости, хорошей амортизацией ударов, большей ударной нагрузкой, чем алюминиевые сплавы, и хорошей коррозионной стойкостью к органическим веществам и щелочам. В основном используется в авиационной, аэрокосмической, транспортной, химической промышленности, ракетной и других областях. Кроме того, во многих областях применения магниевые сплавы могут заменить стальные и алюминиевые сплавы.

При селективном лазерном плавлении формование магниевых сплавов имеет более высокую твердость и прочность, чем литье.

4. Нержавеющая сталь

Благодаря хорошей коррозионной стойкости самой нержавеющей стали нержавеющая сталь может сохранять свои отличные физические и механические свойства при высоких температурах. Кроме того, порошок имеет хорошую формуемость, простой процесс приготовления и низкую стоимость. Поэтому в сфере 3D-печати также широко используется нержавеющая сталь.

В настоящее время исследования по селективному лазерному плавлению нержавеющей стали в основном сосредоточены на повышении прочности и снижении пористости.

5. Жаропрочные сплавы

Жаропрочные сплавы относятся к классу металлических материалов на основе железа, никеля и кобальта, способных работать длительное время при высоких температурах свыше 600 °С и при определенных нагрузках. Он обладает превосходной жаропрочностью, хорошей стойкостью к окислению и горячей коррозии, хорошими усталостными свойствами, вязкостью разрушения и другими свойствами. В основном используется в аэрокосмической, энергетической и т. д.

Целостность обработанной поверхности жаропрочных сплавов играет очень важную роль в их работе. Однако жаропрочные сплавы являются типичными труднообрабатываемыми материалами, и в процессе обработки часто возникают такие проблемы, как низкое качество обработанной поверхности и серьезные поломки инструмента. Это связано с высокой твердостью микроупрочненного изделия, сильным деформационным упрочнением, высокой стойкостью к сдвиговым напряжениям и низкой теплопроводностью, а также высокими силами резания и температурами резания в зоне резания.

С развитием общества технология 3D-печати стала новым методом решения технических узких мест при формовании высокотемпературных сплавов.

Заключение

Технология 3D-печати металлическим порошком достигла определенных результатов, но ограничения материалов для печати повлияют на развитие технологии 3D-печати. Хотя многие типы металлических материалов для 3D-печати сегодня подходят для промышленного использования, только специализированные металлические порошковые материалы могут удовлетворить производственные требования.

Что касается разработки 3D-печати металлическими материалами, также необходимо усилить исследования взаимосвязи между структурой и свойствами материала на основе существующих материалов, оптимизировать параметры процесса в соответствии со свойствами материалов, увеличить скорость печати и уменьшить пористость и кислород. содержание и улучшить качество поверхности. В то же время необходимо разработать новые материалы, чтобы сделать их пригодными для 3D-печати.