金屬增材(cái)製造專用粉末是整個金屬3D打印工序中的重要一環,其質量的(de)優劣直接決定終(zhōng)端零件(jiàn)的質量。目前,國內航空、航天、醫療(liáo)等高精尖、高質量、超精密領域正在大量引入金屬增材製(zhì)造技術,市場上對高品質球(qiú)形粉末(mò)產品的需求日益旺盛,金屬粉(fěn)末的大·生產時代即將到來!
鉑力特公司在3D打(dǎ)印粉末原材料方麵具有多年(nián)的專業積累及工業應用經驗,粉末研發團隊在材料選用、粉末(mò)生產、質量控製等方麵(miàn)不斷(duàn)進行技術迭代,攻克了多項壁壘,掌握了通過惰性氣體霧化法製備高品質鈦合金球形粉末的核心(xīn)技術,並通過對關鍵技術指標參數進行(háng)控製以(yǐ)使其能達到特定(dìng)應用要求(qiú),實現大批量(liàng)工業化應用。
一、原材料選用
3D打印工藝特點決定了合金(jīn)粉末在成形過程中會有(yǒu)部分低熔點元素溫度過高而產生燒蝕,***終導致成形製件部分元(yuán)素化學成分偏低,影響產品性能(néng)及交付質量。針對此現象,鉑力特公司通過大量實驗(yàn)、研究每種易燒損元素在不同(tóng)工藝參數下的燒損百分比(bǐ)。根據研究結果,鉑力特(tè)公司對粉末原材料廠商進行(háng)嚴格(gé)的質量控製,調整優化(huà)原(yuán)材料(liào)化(huà)學成分,依此進行粉末生產,***終達到交付標準。
另外,鉑力特公司針對SLM成形中可(kě)能(néng)出現的夾雜物問題,對粉末原料製備所(suǒ)用棒材提出了嚴格的要求。如,所用棒料必須采用超0級(jí)海綿鈦與(yǔ)中間合金混合均勻後經(jīng)真(zhēn)空熔煉技術製成,且熔煉次數不得少於三次等,以保證原材料的成分均勻性。將夾雜物(wù)等其他雜質元素含量在(zài)原始(shǐ)棒料中進行早期(qī)控製,保證了鉑力特公司(sī)所獲得的粉末(mò)中雜質元素及夾雜物含量極低。
由於3D打印工藝(yì)同屬熱加工工藝,在成形中(zhōng)不可避(bì)免的會產(chǎn)生熱應(yīng)力,導致(zhì)零件出現變形開裂現象,鉑(bó)力特公司根據易變形、易裂金屬材料特點(diǎn),從力學性能出發,優化粉末原材料化(huà)學成分,使得SLM成形製件的沉積態強韌性得(dé)到提升。
二、高產(chǎn)能與自動化生產設(shè)備
基於團隊在鈦合金粉末方麵的應用以及對鈦合金粉末製備工藝的深(shēn)入研(yán)究,鉑力特於2013年即自主投入開展增材製造專用鈦合金(jīn)粉末的產業化研(yán)究,2020年,鉑力特在公司二期建成製粉專用(yòng)車間,廠房麵積5000平方米。截止2020年底,已(yǐ)經搭建采用惰性氣(qì)體霧化技術製備鈦合金球形粉末的完整(zhěng)生產線4條,該生產線具備原材料控(kòng)製、粉末製備、粉末篩(shāi)分、粉末檢測以及粉末封裝等全流程的技術工藝(yì),製備工(gōng)藝成熟穩定,具備年產100t高品質球形鈦(tài)合金粉末的能力。預(yù)計2021年底,將新增6條粉(fěn)末生產線,預計產能將達到年產(chǎn)400t高品質成品粉末(mò)。其中EIGA氣霧化製粉設備,由鉑力(lì)特粉末團隊與(yǔ)設備團隊自主設計研發,該設備綜合了(le)高真(zhēn)空技術、高(gāo)溫熔煉技術、高壓氣霧化技術和快速凝固技術,是針對增材製造技術的***新發展需求而設(shè)計製造的,生產(chǎn)出的鈦(tài)合金具有成(chéng)分均勻、高(gāo)純度、高球形度等特點,可以在多(duō)方麵同時滿足激光選區(qū)熔(róng)化技術對粉(fěn)末的嚴格要(yào)求。此外,該設備可實現(xiàn)全程自動化(huà)生產(chǎn),提高生產效率,降低人工成本。
三、質量控(kòng)製
鉑力特粉末線已建立(lì)完備的質量(liàng)管(guǎn)理(lǐ)體係,並獲(huò)得AS9100 航空航天質量管理體係******與(yǔ) ISO13485 醫療器械質量管理體係******,鉑力特始終堅持(chí)從原材料控製、粉末研發、粉末生產檢驗檢測流程,設備和人員(yuán)管理、粉(fěn)末存儲(chǔ)等(děng)方麵進行嚴格管控,做到萬無一失。
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四、粉末性能
鉑力特(tè)高品質鈦合金粉末生產(chǎn)線,目前主要產(chǎn)品包括TC4、TA15、TA1、TC11、TC18、TA18、Ti65等牌號,其中TC4合金具有優異的(de)力學性能、生物相容性和耐腐蝕性,在航空航天、醫療(liáo)、化工等領域具有廣闊(kuò)的應用前景。TA15鈦合(hé)金屬於(yú)高溫鈦合(hé)金,名義化學成分為Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr,具(jù)有略高於Ti-6Al-4V鈦合金的(de)室溫力(lì)學性(xìng)能和中等的高溫力學性能(néng),主要用於航空航(háng)天結構件和發動(dòng)機零部件。TA1是純鈦(tài)材料,除了具有一定(dìng)的力學性能、良好的生物相(xiàng)容性之外,還具有優良的耐(nài)腐蝕性。純鈦製件在化工、船舶、醫療等領域有廣闊的應用前景。部分技術指(zhǐ)標如下:
1、粉末形貌
2、粒度分布(右圖為該粒徑段粉末的應用)
3、化學(xué)成分(fèn)
鈦合金粉末化學成分符合GB/T 3620.1-2017中(zhōng)對TC4、TA15及TA1鈦合金粉(fěn)末化學(xué)成分的規定。成分如下:
4、粉末物理性能(實測典型值)
五(wǔ)、廣泛而堅實的市場基(jī)礎
目前,鉑力特(tè)高品質(zhì)鈦合金粉末已經在BLT-S210係列、BLT-S310係列、BLT-S400係列、BLT-S510係列、BLT-S600係列等多型號設備上充分驗證(zhèng);空客、中(zhōng)航工業陝飛(fēi)、中航工業西飛、寶鈦集團等多家標杆用戶已長期使用並一致好評。此外,鉑(bó)力特新材料研發團隊還可為更多用戶提供鈦及鈦合金粉末定製化服務(wù),幫助用戶實現粉末(mò)試製(zhì)、小批量製備、打印應用驗證和批量化生產等全程服務。
未來,鉑力特粉末(mò)團隊將借助於已(yǐ)掌握的核心技術以及對新(xīn)技術、新工藝的不斷研發迭代,探尋增材智造專用粉末生產轉型(xíng)升級的諸多可能性,助力(lì)各行業邁入大·生產時代!