金屬增材製造專用粉末是整個金屬3D打印工序中的(de)重要一環,其(qí)質量的優劣直接決定終端零件的質量。目前,國內航空(kōng)、航天、醫療等高精尖、高質量、超精密領域正在(zài)大量引(yǐn)入金屬增材製造技術,市場上對高品質球形粉末產品的需求日益旺盛,金屬粉末的大·生產時代即(jí)將到來!
鉑力特公司在3D打印粉末原材料方麵具有多年的專業積累(lèi)及(jí)工業應用經驗,粉末研發團隊在材料選用、粉末生產、質量控製等方麵不斷進行技術迭代,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技術,並通過對關鍵技術指標參數(shù)進行控製以(yǐ)使其能達到特定應用要求(qiú),實現大批量工(gōng)業化應用。
一、原材(cái)料選用
3D打印(yìn)工藝特點決(jué)定了合金粉末在成形過程中(zhōng)會有部分低熔點元素溫(wēn)度過高而產生燒蝕,***終導致成形製件部分元素化學成分偏低,影響產品性能及交付質量。針對此現象,鉑力特公司通過大量實驗、研(yán)究每種(zhǒng)易燒損元素在不同工藝(yì)參數下的燒損百分比。根據研究結(jié)果,鉑力特公司對粉末原材料廠商進行嚴格的質量控製(zhì),調整優(yōu)化原材料化學成分,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(chéng)形(xíng)中可能出現的夾雜物問題,對粉末原料製備所用棒材提出了(le)嚴格(gé)的要求。如,所用棒料(liào)必須采(cǎi)用超0級海綿鈦與中間合金混合均勻後經真空熔煉技術製成,且熔煉次數不(bú)得少於三次等,以保證原材料的成分均勻(yún)性。將夾雜物等其他雜質元素含量在原始棒料中進行早期控製(zhì),保證了(le)鉑力特公司所獲(huò)得(dé)的(de)粉末中雜質元素及夾雜物含量極低。
由於3D打印工藝同屬熱加工工藝,在成形中(zhōng)不可避免的會產生熱應力,導致零件出現變形開裂現象,鉑力特公司根據易變(biàn)形、易裂金屬材料特點(diǎn),從力學(xué)性能出發,優化粉末原材料化學成(chéng)分,使(shǐ)得SLM成形製件的沉積態強韌性得到提(tí)升。
二(èr)、高產能與自動化(huà)生產(chǎn)設備
基於團隊在鈦合金粉末方麵的應用以及對(duì)鈦合金粉末製備工藝的深入研究,鉑力特於2013年即自主投入(rù)開展(zhǎn)增材製造專用鈦合金粉末(mò)的產業(yè)化研究,2020年,鉑力特在公司二期(qī)建成製粉(fěn)專用車間,廠房麵積5000平方(fāng)米。截止2020年底,已經搭建采用惰(duò)性(xìng)氣體霧化技術製備(bèi)鈦合金球形粉末的完整生產線4條,該生產線具備原材料控製、粉(fěn)末製備、粉末篩分、粉末檢測以及粉末封(fēng)裝等全流程的技術工藝,製備工藝成熟穩定,具備(bèi)年產100t高品質(zhì)球形鈦合(hé)金粉末的(de)能力(lì)。預計2021年底,將新增6條粉末生產線,預計產能將達到(dào)年產400t高品質成品粉(fěn)末。其中EIGA氣霧化製粉設備,由鉑力特粉末團隊與(yǔ)設備團隊自主設計研發,該(gāi)設備綜合了高真空技(jì)術、高溫熔煉(liàn)技術、高壓氣霧化技術(shù)和快速凝固(gù)技術,是針對增材製造技術的***新(xīn)發展需(xū)求(qiú)而設計製造的(de),生產出的(de)鈦合金具有成分均勻、高純度、高球(qiú)形度等特點(diǎn),可以在多方麵同時滿足激光選(xuǎn)區熔化技術對粉末的嚴格要求。此外(wài),該設備可實現全程自動化(huà)生產,提高生產效(xiào)率,降低人工成本。
三、質量控製
鉑力特粉末線已建立完備的質(zhì)量管理體係,並獲得AS9100 航空航天質量管理體係******與 ISO13485 醫療器械質量管理體係(xì)******,鉑力特(tè)始(shǐ)終堅(jiān)持從原材料控製、粉末研發、粉末生產檢驗(yàn)檢測(cè)流程(chéng),設備和人員管理、粉末存儲(chǔ)等方麵進行嚴格管控,做到萬無一失。
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四、粉(fěn)末性能
鉑力特高品質鈦合金粉末(mò)生產(chǎn)線,目前主要產品(pǐn)包括TC4、TA15、TA1、TC11、TC18、TA18、Ti65等(děng)牌號,其中TC4合金具(jù)有優異的力學性能、生(shēng)物相容性和耐腐蝕性,在航空航(háng)天、醫療、化工等領域具有廣闊(kuò)的應(yīng)用前景。TA15鈦合金屬於高溫鈦合金,名(míng)義化學(xué)成分為Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr,具有略高於Ti-6Al-4V鈦合金的室溫力(lì)學性能和(hé)中等的高溫力學性能,主(zhǔ)要用於航空航(háng)天結構件和發動機零部件。TA1是純鈦材料(liào),除了具有一定的力學性能、良好(hǎo)的生物相容(róng)性之外,還具有(yǒu)優良的耐腐蝕性。純鈦製件在化工、船舶(bó)、醫療等領域有廣闊的應用前景。部分技術指標如下:
1、粉末形貌
2、粒度分布(右圖為該粒徑段(duàn)粉末的應(yīng)用)
3、化學成分
鈦合金粉末化學(xué)成分符合GB/T 3620.1-2017中對TC4、TA15及TA1鈦合金粉末化學成分(fèn)的規定。成分如下:
4、粉末物理性能(實測典型(xíng)值)
五、廣泛而堅實的市場基(jī)礎
目前,鉑力特高品質鈦合金粉末已經在BLT-S210係列(liè)、BLT-S310係(xì)列、BLT-S400係列、BLT-S510係列(liè)、BLT-S600係列等多型號設備(bèi)上充分驗證;空客、中航(háng)工業陝飛、中航工業西(xī)飛、寶鈦集團(tuán)等多家標杆用戶已長期使用(yòng)並(bìng)一致好(hǎo)評。此外,鉑力特新材料研發團隊還可為更(gèng)多用戶(hù)提供鈦及鈦合金粉末定製化服務,幫助用戶實現粉(fěn)末(mò)試製、小批量製備、打(dǎ)印應用(yòng)驗(yàn)證和批(pī)量(liàng)化生(shēng)產(chǎn)等全程服務。
未來,鉑力特粉末團隊將借助於已掌握的核心技術以及對(duì)新技術、新(xīn)工藝的不斷研發迭代,探尋(xún)增材智造專(zhuān)用粉末生產轉型(xíng)升級(jí)的諸多可能性,助力各(gè)行業邁入大·生產時代!