Wysokiej jakości proszek z stopów aluminium Al6061 do produkcji dodatków

Al6061 jest jednym z najbardziej wszechstronnych i szeroko stosowanych stopów walcowanego aluminium w tradycyjnej produkcji (np. wytłaczanie, kucie, obróbka CNC).stosowanie w produkcji dodatków na bazie proszku (AM), zwłaszcza laser powodowy (LPBF), jestznacznie bardziej trudne i rzadziej występująceniż stopów odlewanych, takich jak AlSi10Mg lub AlSi7Mg.

Proszek Al6061 "wysokiej jakości"jest zaprojektowany, aby pokonać te wyzwania, mając na celu powtórzenie doskonałego połączenia wytrzymałości, spawalności i odporności na korozję, które sprawiają, że formowana forma jest tak popularna.Skuteczne drukowanie Al6061 wymaga precyzyjnej kontroli właściwości proszku i zaawansowanych parametrów druku.

Kompozycja jest kluczowa dla jej właściwości i jest zgodna ze standardami takimi jak ASTM B928 lub AMS 4417.

• Doskonały stosunek siły do masy:Znak znamionowy serii 6xxx.
• Dobra odporność na korozję:Szczególnie przeciw warunkom atmosferycznym, lepsze niż wiele stopów z serii 2xxx lub 7xxx.
• Wysoka wytrzymałość i elastyczność:W stanie całkowicie obróbki cieplnej zapewnia dobrą wydłużalność, co czyni go odpowiednim do zastosowań konstrukcyjnych.
• Doskonała spawalność:W formie wytworzonej jest bardzo spawalny, co oznacza dobry potencjał do naprawy lub produkcji hybrydowej z AM.
• Wyzwanie krakingu na gorąco:To jest...główna przeszkodazakres utwardzania Al6061 jest szeroki, co czyni go bardzo podatnym na pęknięcie utwardzania (gorące rozdarcie) podczas szybkiego chłodzenia basenu stopowego.

Aby Al6061 miał jakąkolwiek szansę na pomyślny wydruk, jakość proszku jest najważniejsza:

• Rozkład wielkości cząstek (PSD):Ścisła kontrola, zazwyczaj15 - 45 μmlub20 - 63 μmWąski rozkład poprawia przepływalność i gęstość pakowania.
• Morfologia: Prawie idealna kulistycznośćWszelkie cząstki satelitarne lub nieregularności poważnie utrudnią przepływ i spowodują wady.
• Przepływność:Musi być doskonały (np. przepływ Hall < 30 s/50 g).
• Niska wilgotność i zawartość tlenków:Powłoka musi być produkowana, przechowywana i obsługiwana w obojętnej atmosferze (argon), aby zminimalizować tlenki powierzchniowe, które mogą pogorszyć pęknięcia i tworzyć włączenia.
• Czystość chemiczna:Wysokiej jakości proszek będzie miał ścisłą kontrolę nad śladowymi pierwiastkami, które mogą pogorszyć pęknięcie na gorąco.

Podstawowy problem:W przeciwieństwie do prawie eutetycznego AlSi10Mg, Al6061 tworzy się w szerokim zakresie temperatur.wrażliwa, miękka strefa, w której płynne warstwy między dendrytami są rozdarte przez napięcia termiczne, powodując pęknięcia zatwardziałych, które czynią część bezużyteczną.

Strategie udanej drukowania:

• Optymalizacja parametrów procesu:Wykorzystanie bardzo mocnych laserów i specjalnych strategii skanowania w celu stworzenia stabilnego basenu topienia i zarządzania gradientami termicznymi.
• Nanoprzepływy (przedszkolone podejście):Najbardziej udane metody badawcze i przemysłowe obejmują doping proszku Al6061 specjalnie zaprojektowanymi nanocząstkami (np. Zirkonium (Zr), Skandium (Sc) lub Karbid Tytanowy (TiC)).Te cząstki działają jako miejsca nukleacjiStwarza to nową klasę materiałów, często nazywanychStopy "bez pęknięć" z serii 6xxx(np. odmiany takie jak A6061-RAM lub Scalmalloy® dla serii 7xxx).

Al6061 dobrze reaguje na standardową obróbkę cieplną T6, która jest niezbędna do osiągnięcia pełnego potencjału mechanicznego.

• Obróbka cieplna roztworu:~530°C przez wystarczający czas do rozpuszczenia elementów stopu w matrycy.
• Zgaszanie:Szybkie chłodzenie, zazwyczaj w wodzie.
• Sztuczne starzenie:~ 160-175 °C przez 8-18 godzin, aby wytrącić drobne cząstki Mg2Si, znacząco zwiększając wytrzymałość.

Ze względu na wyzwania, zastosowania dla Al6061 wytwarzanego w LPBF są bardziej niszowe, ale skierowane do komponentów, które tradycyjnie wykorzystują wytwarzany 6061:

• Prototypy i narzędzia lotnicze:Gry, urządzenia i funkcjonalne prototypy, które muszą odpowiadać właściwościom końcowych części.
• Wyroby motoryzacyjne:Niestandardowe uchwyty i lekkie elementy konstrukcyjne, w przypadku których wartość elastyczności jest oceniana.
• Produkcja hybrydowa:Wykorzystywane w procesach osadzania energii kierowanej (DED) do naprawy lub dodania funkcji do istniejących komponentów 6061.

Zalety (w przypadku pomyślnego drukowania i obróbki):

• Znajomość:Dobrze zrozumiałe właściwości materiału dla inżynierów.
• Doskonałe połączenie właściwości:Dobra wytrzymałość, wysoka elastyczność i wysoka odporność na korozję.
• Wylotowość:Odpowiednie do przetwarzania i integracji z innymi komponentami.

Ograniczenia:

• Niezwykle trudne do przetworzenia z LPBF:Wysoka podatność na pęknięcie na gorąco sprawia, że nie jest niezawodny w przypadku złożonych geometrii bez zaawansowanych zestawów parametrów lub modyfikacji materiału.
• Mniejsza gęstość drukowania:Bardzo trudne jest osiągnięcie gęstości > 99,5%, typowej dla AlSi10Mg.
• Wymaga specjalistycznej wiedzy:Nie jest to materiał "plug-and-play"; wymaga znaczących badań i optymalizacji procesów.
• Koszt:Wysokiej jakości proszek i konieczność rozbudowy szeroko zakrojonych parametrów zwiększają ogólne koszty.