3D tlač z titánovej zliatiny

Spojené štáty americké veľmi skoro skúmali prípravu produktov z titánových zliatin lisovaním a spekaním titánového prášku. Dynamet Technology sa zaviazala k výrobe lisovaných produktov z titánového prášku. Ako je znázornené na obrázku 1, niektoré produkty sa používali v malom rozsahu. Prvým titánovým produktom práškovej metalurgie, ktorý spoločnosť vyrobila, bol predlisok zo zliatiny Ti-6Al-4V pre kryt kupoly rakety Raytheon Sidewinder. Neskôr tiež vyrábala práškovou metalurgiou produkty zo zliatiny Ti-6Al-6V-2Sn pre Stinger. Puzdro hlavice rakety. Vďaka svojmu významnému príspevku k titánovým produktom sa Dynamet Technology stala jediným dodávateľom práškových titánových zliatin pre spoločnosť Boeing. Okrem toho americká spoločnosť ADMA Products vyrába titánové diely práškovou metalurgiou už od roku 1985 a niektoré jej produkty sa používajú v oblasti letectva. Severozápadný výskumný ústav neželezných kovov v mojej krajine má viac ako 30 rokov skúseností s výskumom a vývojom v oblasti titánového prášku s takmer čistým tvarom. Vyvinuté produkty z porézneho titánu sa používajú v chemickom priemysle, potravinárstve a iných oblastiach. Obrázok 1(b) ukazuje výsledky používané v priemysle filtrácie. Porézna titánová doska valcovaná v prášku.

Proces izostatického lisovania za tepla (HIP) vynašiel Battelle Research Institute v Spojených štátoch v 50. rokoch minulého storočia. Táto technológia využíva ako médium na prenos tlaku inertný plyn pri teplote 850-2000 stupňov a teplote 100-200 Pri synergickom efekte MPa tlaku vzduchu je technológia vysokoteplotného lisovania a spekania produktov v súčasnosti najdôležitejší prostriedok na úplné zahustenie práškových konštrukčných dielov z titánu a zliatiny titánu. Produkty majú jednotnú štruktúru, žiadnu textúru, žiadnu segregáciu atď. Vlastnosti.

Vývoj technológie izostatického lisovania práškových titánových zliatin v zahraničí sa začal v 50. rokoch 19. storočia. Ruský inštitút pre výskum ľahkých kovov bol prvým na svete, ktorý už v 70. rokoch vyvinul turbínu s vodíkovým čerpadlom z práškovej titánovej zliatiny s celkovo zložitým tvarom a vyvinul ju v RD- Bol aplikovaný vo vodíkovo-kyslíkovom motore 0120; Spojené štáty americké prvýkrát realizovali komerčné využitie v oblasti letectva a kozmonautiky v 90. rokoch a postupne sa rozšírili na oblasť letectva a zbraní, ako je ojnica motora F110 od PW, rotory kompresora motora F107 pre riadenú strelu Tomahawk, kryty striel Sidewind, plavba F107 obežné kolesá raketových motorov a kryty hlavíc protilietadlových rakiet Stinger atď.

Technológia vstrekovania kovov (MIM) môže priamo vyrábať diely s konečným tvarom alebo blízko neho, čím sa zabráni alebo zníži obrábanie a výrazne sa znížia náklady na prípravu. Preto je technológia vstrekovania prášku jedným z najefektívnejších technických prostriedkov na dávkovú prípravu aplikačných dielov titánu a titánových zliatin. Produkty 3C v elektronickej komunikácii (vrátane mobilných telefónov, inteligentných nositeľných zariadení, rámov okuliarov a komponentov signálu 5G) sú hlavnými oblasťami použitia technológie vstrekovania prášku, ktoré predstavujú 84,2 %. V tejto fáze sa používajú hlavne materiály na báze železa a ľahký dizajn a vysokokvalitné spracovanie materiálov sú hlavnými smermi budúceho vývoja produktov 3C. Zliatiny titánu sa vyznačujú nízkou hustotou (hustota je len polovičná v porovnaní s materiálmi na báze železa), vysokou pevnosťou a odolnosťou proti korózii, čo môže spĺňať ľahký a kvalitný dizajn budúcich materiálov. Podľa štatistík dosiahla veľkosť trhu čínskeho priemyslu vstrekovania titánu v roku 2020 680 miliónov juanov. Na základe investícií na strane dopytu a rastu príjmov na strane ponuky sa očakáva, že veľkosť trhu v roku 2026 dosiahne 2 miliardy juanov s ročným rastom sadzba 20,13 %.

Aditívna výroba (AM) je technológia tvárnenia, ktorá hromadí body, línie a povrchy vrstvu po vrstve. Nie je ovplyvnená zložitosťou dielov a dokáže automaticky, rýchlo a presne dokončiť návrh a výrobu zložitých dielov. V porovnaní s tradičnou výrobnou technológiou má aditívna výroba jedinečné výhody v slobode dizajnu, komplexnom lisovaní dielov a využití materiálu, čo z nej robí sľubnú technológiu výroby zliatiny titánu. Podľa analytických správ SmarTech dosiahol globálny trh s 3D tlačou kovov v roku 2019 3,3 miliardy USD vrátane zariadení na 3D tlač, materiálov a služieb a očakáva sa, že v roku 2024 dosiahne 11 miliárd USD. Zliatina titánu je najdôležitejším kovom pre tlač. Letectvo a vojenská obrana sú najväčšími používateľmi výroby titánových aditív. Úspešne sa používa na priame tvarovanie malých presných súčiastok leteckých motorov a veľkých zložitých leteckých súčiastok, ako sú kozmické štartovacie systémy, krídla lietadiel, integrované riadiace plochy a dvere. , lopatky motora a ďalšie kľúčové komponenty leteckého vybavenia.