Inconel 718 ist eine hochfeste, korrosionsbeständige Nickel-Chrom-Legierung, die in der Luft- und Raumfahrt, in der Nukleartechnik und bei anderen Hochtemperaturanwendungen weit verbreitet ist. In Pulverform kann Inconel 718 in additiven Metallherstellungsverfahren wie dem selektiven Laserschmelzen (SLM) und dem Elektronenstrahlschmelzen (EBM) verwendet werden, um komplexe Teile mit überlegenen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren herzustellen.
Dieser Leitfaden gibt einen detaillierten Überblick über Inconel 718-Pulver, seine Anwendungen, Vorteile, Kaufüberlegungen, Top-Lieferanten und mehr.
Überblick über Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver ist ein feines Metallpulver aus einer Superlegierung auf Nickel-Chrom-Basis. Zu den wichtigsten Eigenschaften von Inconel 718-Pulver gehören:
Tabelle 1: Überblick über Inconel 718-Pulver
| Eigenschaften | Einzelheiten |
|---|---|
| Zusammensetzung | Nickel, Chrom, Eisen, Niobium, Molybdän, Titan, Aluminium |
| Partikelform | kugelförmig, satellitenförmig, kugelförmig abgestumpft |
| Größenbereich | 15-45 Mikrometer |
| Schmelzpunkt | 1260-1336°C |
| Dichte | 8,19 g/cm3 |
| Die wichtigsten Vorteile | Hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit, hervorragende Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit, Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen |
| Gemeinsame Anwendungen | Komponenten für die Luft- und Raumfahrt - Flügel, Scheiben, Wellen, Flugwerke, Raketenmotoren, Kernreaktoren, petrochemische Anlagen, Gasturbinen |
Die einzigartige Kombination von Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit, Kriech- und Spannungsbruchfestigkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit machen Inconel 718 für extreme Betriebsbedingungen geeignet. Die feine Partikelgröße ermöglicht den 3D-Druck komplizierter Formen und Komponenten.
Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver ist in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Nuklearindustrie, der Öl- und Gasindustrie, der chemischen Verarbeitung und der Energieerzeugung unverzichtbar geworden, da es hohen Temperaturen und Drücken über einen längeren Zeitraum standhält.
Tabelle 2: Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von Inconel 718-Pulver
| Industrie | Komponenten und Teile |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Scheiben, Wellen, Gehäuse, Befestigungselemente, Bälge, Raketenmotoren |
| Kernkraft | Reaktorbehälter, Wärmetauscher, Befestigungselemente, Federn |
| Öl und Gas, Petrochemie | Bohrlochkopfausrüstung, Bohrlochwerkzeuge, Ventile, Wärmetauscher, Rohrleitungen, Reaktionsbehälter |
| Stromerzeugung | Teile des Heißteils von Gasturbinen, Brennkammern, Übergangskanäle, Hitzeschilde |
| Automobilindustrie | Turbolader-Rotoren, Ventile, Auspuffkrümmer |
| Biomedizinische | Gelenkersatz, chirurgische Instrumente, Zahnimplantate |
Durch die Möglichkeit der additiven Fertigung komplizierter, unternehmenskritischer Bauteile aus Inconel 718 haben sich die Anwendungsmöglichkeiten weiter verbessert. Teile mit konformer Kühlung, leichten Gitterstrukturen und komplexen Geometrien können nun leichter hergestellt werden.
Arten von Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver ist im Handel in verschiedenen Korngrößenverteilungen, Formen und Herstellungsverfahren erhältlich.
Tabelle 3: Arten von Inconel 718-Pulver
| Typ | Beschreibung | Merkmale |
|---|---|---|
| Zerstäubtes Gas | Hergestellt im Inertgas-Zerstäubungsverfahren | Sphärische Morphologie, glatte Oberfläche, schmale Partikelgrößenverteilung 15-45 μm |
| Wasser zerstäubt | Wasserzerstäubungsmethode | Unregelmäßige Form, Satellitenteilchen, breite Verteilung 5-150 μm |
| Plasma zerstäubt | Plasmaheizung und Gaszerstäubung | Sehr kugelförmige Partikel, satellitenfrei, 15-45 μm Verteilung |
| Verfahren mit rotierenden Elektroden | Elektrode wird mit hoher Geschwindigkeit gedreht und durch Lichtbogen/Plasma geschmolzen | Abgestumpfte kugelförmige Form, glatte Oberfläche, 15-106 μm Verteilung |
| Hydrid-Dehydrid | Legierung wird hydriert und dehydriert | Unregelmäßige Form, poröse Oberfläche, großer Größenbereich |
Gas- und plasmagestäubte Pulver mit hoher Sphärizität und glatter Oberfläche liefern die besten Ergebnisse bei der additiven Fertigung. Die Kosten sind jedoch ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des idealen Inconel 718-Pulvertyps.
Spezifikationen von Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver muss strenge Normen für die chemische Zusammensetzung, die Partikeleigenschaften, das Gefüge und die Qualitätskontrolle erfüllen.
Tabelle 4: Spezifikationen von Inconel 718-Pulver
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Chemische Zusammensetzung (wt%) | Ni 50-55%, Cr 17-21%, Nb 4,75-5,5%, Mo 2,8-3,3%, Ti 0,65-1,15%, Al 0,2-0,8%, C 0,08% max |
| Partikelform | Sphärisch, kugelförmig |
| Scheinbare Dichte | 4-5 g/cm3 |
| Dichte des Gewindebohrers | 7-8 g/cm3 |
| Fließfähigkeit | Schüttwinkel ≤ 30° |
| Partikelgröße | 15-45 μm |
| Sauerstoffgehalt | 0,1% max |
| Stickstoffgehalt | 0,1% max |
| Mikrostruktur | Homogen, wenige Satellitenpartikel |
| Morphologie der Oberfläche | Glatt, wenig bis keine Porosität |
| Zertifizierung | ISO 9001, AS9100 |
Die Einhaltung dieser Spezifikationen gewährleistet wiederholbare, hochwertige Druckergebnisse. Zuverlässige globale Marken führen kontinuierlich Qualitätssicherungsprüfungen durch, um die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Pulvers zu überprüfen.
Konstruktionsüberlegungen für Inconel 718-Teile
Bei der additiven Fertigung von Bauteilen aus Inconel 718-Pulver müssen mehrere Konstruktionsfaktoren optimiert werden:
Tabelle 5: Überlegungen zur Konstruktion von Inconel 718-Teilen
| Faktor | Beschreibung |
|---|---|
| Teilweise Orientierung | Optimale Ausrichtung für Eigenspannungsabbau und mechanische Leistung. |
| Unterstützungsstrukturen | Verwenden Sie dünne, optimierte Träger, um den Einsatz von Rohstoffen zu minimieren. |
| Wandstärke | Der Bereich von 1-2 mm ermöglicht gute Eigenschaften und ein geringeres Gewicht. |
| Oberflächengüte | Möglicherweise sind Nachbearbeitungen wie Bearbeitung, Schleifen oder Kugelstrahlen erforderlich. |
| Heißisostatisches Pressen | Kann die inneren Poren schließen und die Zugfestigkeit erhöhen. |
| Wärmebehandlung | Durch Lösungsglühen und Alterung wird eine optimale Mikrostruktur erreicht. |
| Oberflächenbehandlung | Geeignete Beschichtungen oder Oberflächen auftragen, wenn Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. |
Die virtuelle Simulation von Konstruktionen, das Testen von Parametern und die enge Zusammenarbeit mit Fachleuten sind der Schlüssel zur Entwicklung von Hochleistungsteilen aus Inconel 718 für den Endgebrauch.
Normen und Codes für Inconel 718-Pulver
Für Inconel 718-Pulver gelten weltweit anerkannte Normen für Zusammensetzung, Prüfverfahren, Qualitätskontrolle, Pulverherstellung und Teilequalifizierung.
Tabelle 6: Wichtige Normen für Inconel 718-Pulver
| Standard | Beschreibung |
|---|---|
| AMS 5662 | Chemische Zusammensetzung und Herstellerprüfung |
| AMS 5663 | Verfahren der Wärmebehandlung |
| ASTM B899 | Analyse und chemische Anforderungen |
| ISO 9001 | Qualitätsmanagementsystem |
| AS9100D | Qualitätsmanagement in der Luft- und Raumfahrt |
| ASTM F3056 | Standardspezifikation für Pulver zur additiven Fertigung |
| ASTM F3301 | Eigenschaften für das Laser-Pulverbettschweißen |
| ASTM F3318 | Partikelcharakterisierung, Fließeigenschaften |
Die Einhaltung der Normen garantiert den Anwendern, dass das Inconel 718-Pulver und die gedruckten Teile im Betrieb zuverlässig und sicher funktionieren.
Inconel 718-Pulver Lieferanten
Viele führende Metallpulverhersteller liefern Inconel 718-Pulver für die additive Fertigung und thermische Spritzverfahren.
Tabelle 7: Wichtige Lieferanten von Inconel 718-Pulver
| Unternehmen | Pulver Typ | Partikelgröße | Wichtige Eigenschaften |
|---|---|---|---|
| Sandvik | Zerstäubtes Gas | 15-45 μm | Hohe Reinheit, kugelförmig, glatte Oberfläche |
| Zimmerer-Zusatzstoff | Zerstäubtes Gas | 15-53 μm | Ausgezeichnete Fließfähigkeit |
| Praxair | Zerstäubt | 15-106 μm | Kugelförmig, niedriger Sauerstoffgehalt |
| AP&C | Plasma zerstäubt | 10-45 μm | Sehr dichte Drucke, keine Satelliten |
| Höganäs | Zerstäubtes Gas | 53-180 μm | Enge Größenverteilung |
| SLM-Lösungen | Zerstäubtes Gas | 15-45 μm | Optimiert für SLM-Prozess |
Achten Sie bei der Auswahl eines Anbieters auf technisches Fachwissen, den Ruf der Branche, das Angebot an Zerstäubungsverfahren, die Korngrößenbereiche, die strenge Qualitätskontrolle und die Sicherheit von Metallpulver.
Wie man einen Lieferanten für Inconel 718-Pulver auswählt
Befolgen Sie diese Schritte bei der Auswahl eines geeigneten Lieferanten für Inconel 718-Pulver:
Tabelle 8: Wie man einen Lieferanten für Inconel 718-Pulver auswählt
| Schritt | Aktion |
|---|---|
| 1 | Bestimmen Sie Anwendung, Branche, Teilespezifikationen |
| 2 | Recherchemöglichkeiten bei verschiedenen Anbietern |
| 3 | Bewertung der verfügbaren Pulversorten - Zerstäubungsmethode, Größenbereich, Morphologie |
| 4 | Bewertung der Erfahrung und des Fachwissens der Lieferanten in Bezug auf Inconel-Legierungen |
| 5 | Standort, Logistik, Lieferzeiten berücksichtigen |
| 6 | Überprüfung der Konformität mit den wichtigsten Puder- und Druckstandards |
| 7 | Preise und Mindestbestellmengen vergleichen |
| 8 | Prüfen Sie die Qualitätszertifikate der Lieferanten wie ISO 9001, AS9100D |
| 9 | Validierung von Produktqualitätsdaten und Inspektionsberichten |
| 10 | Probedrucke mit Pulverproben durchführen, wenn möglich |
Die Wahl eines etablierten Branchenführers trägt dazu bei, eine optimale Pulverqualität und -eigenschaften zu gewährleisten, die für eine überragende Leistung des Endprodukts sorgen.
Installation und Instandhaltung von Pulverbettdruckern
Eine ordnungsgemäße Installation und Wartung ist der Schlüssel zum Erreichen gleichbleibend hochwertiger 3D-Druckteile mit Inconel 718-Pulver:
Tabelle 9: Installation und Wartung von Druckern für Inconel 718
| Tätigkeit | Beschreibung |
|---|---|
| Einrichtung | Drucker nivellieren, Hilfsmittel anschließen, Transportsicherungen gemäß Herstelleranweisungen entfernen |
| Kammer spülen | Verwenden Sie Argon oder Stickstoff, um den Sauerstoffgehalt unter 25 ppm zu senken. |
| Dichtheitsprüfung | Testen Sie auf undichte Stellen, um Verunreinigungen während der Bauphase zu vermeiden. |
| Optimierung der Parameter | Ermittlung der idealen Laserleistung, Geschwindigkeit, Schraffurabstände und Schichtdicken für das Material durch Testaufbauten |
| Lagerung und Handhabung | Pulver in versiegelten Behältern unter Inertgas aufbewahren, Exposition gegenüber Luft und Feuchtigkeit minimieren |
| Siebung | Regelmäßiges Sieben des Pulvers, um Agglomerate aufzubrechen und die Fließfähigkeit zu verbessern |
| Sicherheit durch Metallpulver | Schutzausrüstung verwenden, Brandrisiken minimieren, vorschriftsmäßig entsorgen |
| Kalibrierung des Systems | Regelmäßige Validierung von Laserleistungsmesser, optischem Fokussierer und Pulverschichtdickenmessgerät |
| Wartung | OEM-Wartungsplan befolgen, Filter ersetzen, Optik reinigen, bewegliche Teile schmieren |
Die Zusammenarbeit mit dem Druckerhersteller bei Installation, Schulung und vorbeugender Wartung gewährleistet maximale Produktivität und Leistung des Druckers.
Betriebsverfahren für das Drucken von Inconel 718
Standardarbeitsanweisungen für das Bedrucken mit Inconel 718-Pulver tragen zu einer gleichbleibenden Qualität der Teile bei:
Tabelle 10: Betriebsverfahren für das Drucken von Inconel 718
| Bühne | Verfahren |
|---|---|
| Vordrucke | Bestätigen Sie die Pulvermenge, versiegeln Sie die Behälter, prüfen Sie die Bauplattform, die Düse und den Zustand der Rückstreichklinge. |
| Überprüfen der Inertgasstände, Vorheizen des Druckers, Laden optimierter Parameter, Einrichten von Überwachungskameras | |
| Streuung des Pulvers | Nivellierung des Pulverbettes, Gewährleistung einer gleichmäßigen Schichtdicke über die gesamte Fläche |
| Nachdrucken | Lassen Sie die Komponenten und das Pulverbett vollständig abkühlen, bevor Sie die Teile entfernen. |
| Rückgewinnung von Pulver | Sorgfältig sieben und das nicht geschmolzene Pulver zur Wiederverwendung auffangen |
| Nachbearbeitung | Entfernen von Stützen, Kugelstrahlen, Bearbeiten kritischer Oberflächen, ggf. Nachbehandlung |
| Teil-Inspektion | Überprüfung der Abmessungen, der inneren Struktur mit CT-Scans, Überprüfung der mechanischen Eigenschaften durch Tests |
Die Dokumentation des gesamten Arbeitsablaufs, beginnend mit dem Eingang des Pulvers, hilft dabei, im Laufe der Zeit Verbesserungen im Druckprozess zu erkennen, um eine maximale Effizienz zu erreichen.
Beschaffung und Verwaltung des Bestands an Inconel 718-Pulver
Eine effiziente Verwaltung des Bestands und der Kosten von Inconel 718-Pulver ist erforderlich:
Tabelle 11: Inconel 718-Pulver-Bestandsmanagement
| Tätigkeit | Beschreibung |
|---|---|
| Vorhersage der Nachfrage | Schätzung der anstehenden Projekte und der benötigten Teilemengen |
| Optimierung der Aufträge | Bestellen Sie während der Vorlaufzeit, berücksichtigen Sie den Versand, aber minimieren Sie die Lagerhaltung |
| Gesicherte Lagerung | Ungeöffnete Behälter im Inertgas-Lagerschrank aufbewahren |
| Bestandsverfolgung | Protokollierung von Pulvereingängen, -aufbauten, -wiederverwendung und -entsorgung |
| FIFO-Verfahren | Verwenden Sie das älteste Pulver zuerst, um Abfall durch Verfall zu vermeiden. |
| Überwachung des Bestands | Auffüllen des Bestands, wenn er sich dem Meldebestand nähert |
| Recycling-Pulver | Ungeschmolzenes Pulver bis zu 5-10 Mal sieben und wiederverwenden |
| Entsorgung | Befolgen Sie Vorschriften wie 30 CFR 250.300 für verbrauchtes Metallpulver |
Bestellmengen, die auf einer 6- bis 12-monatigen Bedarfsprognose basieren, sorgen für ein Gleichgewicht zwischen niedrigen Lagerkosten und Produktionsflexibilität.
Kostenanalyse von Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver ist aufgrund der Seltenheit des Materials und der komplexen Verarbeitung teurer als Edelstahl- oder Werkzeugstahlpulver:
Tabelle 12: Inconel 718-Pulver Kostenanalyse
| Kostenkomponente | Einzelheiten |
|---|---|
| Material | Niobgehalt treibt die Kosten für Legierungsrohstoffe |
| Zerstäubung | Die Inertgaszerstäubung hat hohe Investitions- und Betriebskosten |
| Zusätzliche Verarbeitung | Plasmazerstäubung, RH-Entgasung, Gasreinigung verursachen zusätzliche Kosten |
| Qualitätskontrolle | Die Einhaltung der Pulverspezifikationen erfordert umfangreiche Tests |
| Zertifizierung | ISO 9001-Registrierung und laufende Auditgebühren |
| Bestandsaufnahme und Logistik | Hochwertiges Material bindet Betriebskapital, Transportkosten |
Die Preise liegen zwischen $80-150 pro kg, je nach Auftragsgröße, Lieferfähigkeit und geografischer Region. Drucker-OEMs können bei Verträgen mit hohen Stückzahlen Preisnachlässe anbieten.
Inconel 718-Pulver ist zwar teuer, bietet aber eine hervorragende Leistung, die den höheren Preis für kritische Anwendungen rechtfertigt.
Vorteile und Grenzen von Inconel 718-Pulver
Zu den wichtigsten Vorteilen und Einschränkungen bei der Verwendung von Inconel 718-Pulver gehören:
Tabelle 13: Vorteile und Grenzen von Inconel 718-Pulver
| Vorteile | Beschränkungen |
|---|---|
| Ausgezeichnete Zug-, Ermüdungs- und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen | Relativ hohe Materialkosten |
| Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen | Höhere Dichte erhöht das Bauteilgewicht |
| Hohe Härtbarkeit für höhere Festigkeit | Schwierigere, vollständig dichte Drucke, die optimierte Parameter erfordern |
| Gute Leistung bei längerer Belastung und im Einsatz | Begrenzte Anzahl von Lieferanten im Vergleich zu Stählen |
| Behält seine Eigenschaften bei Raumtemperatur bis zu 700°C bei | Höhere Neigung zur Rissbildung beim Druck |
| Kann geschmiedet, geschweißt und maschinell bearbeitet werden | Unterliegt der natürlichen Alterung, wodurch sich die Haltbarkeit verringert |
| Recyclingfähigkeit des Pulvers senkt die Kosten | Anfällig für Porositätsprobleme in Drucken |
Für kritische Hochleistungsanwendungen, bei denen ein Versagen nicht in Frage kommt, rechtfertigen die hervorragenden Eigenschaften von Inconel 718 den höheren Preis und den anspruchsvollen Druckprozess.
Häufig gestellte Fragen über Inconel 718-Pulver
F: Welcher Partikelgrößenbereich ist für den Druck von Inconel 718-Pulver optimal?
A: 15-45 Mikrometer werden empfohlen, um eine gute Pulverbettdichte und Fließfähigkeit zu gewährleisten. Ultrafeines Pulver 45 um die Auflösung negativ beeinflusst.
F: Muss Inconel 718 nach dem heißisostatischen Pressen (HIP) nachbearbeitet werden?
A: HIP hilft, die inneren Poren zu schließen und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren. Gut kalibrierte Drucker können jedoch auch ohne HIP nahezu die volle Dichte erreichen.
F: Wie oft kann Inconel 718-Pulver wiederverwendet werden?
A: Bei richtiger Handhabung und Siebung kann Inconel 718-Pulver 5-10 Mal wiederverwendet werden, bevor es erneuert wird. Dies verbessert die Kosteneffizienz.
F: Was bietet bessere Eigenschaften - geknetetes oder gedrucktes Inconel 718?
A: Gedruckte Teile sind nach ordnungsgemäßer Wärmebehandlung und HIP vergleichbar oder besser als Knetteile. Allerdings ist die Oberflächengüte ohne Bearbeitung geringer.
F: Können Teile aus Inconel 718 mit sich selbst oder anderen Metallen verschweißt werden?
A: Ja, Inconel 718 ist hervorragend schweißbar. Für beste Ergebnisse muss ein spezieller Nickellegierungszusatzwerkstoff verwendet werden.
Schlussfolgerung
Aufgrund seiner hohen Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich, seiner hervorragenden Korrosionseigenschaften und seiner Eignung für die additive Fertigung hat sich Inconel 718 in der Luft- und Raumfahrt, im Nuklearbereich und bei Hochleistungsanwendungen durchgesetzt. Die Verwendung von feinem Inconel 718-Pulver ermöglicht die Herstellung komplizierter, optimierter Geometrien durch Laser- oder Elektronenstrahldruck.
Die Eigenschaften und die Leistung hängen jedoch in hohem Maße von der Qualität des Ausgangsmaterials, den richtigen Druckereinstellungen, einer strengen Qualitätskontrolle und einer standardisierten Nachbearbeitung ab. Durch die Wahl eines seriösen Lieferanten, die Befolgung bewährter Verfahren und die Optimierung des Teiledesigns können Anwender das volle Potenzial dieser vielseitigen Nickelsuperlegierung für ihre spezifischen Anforderungen nutzen. Die höheren Kosten für das Pulver sind bei kritischen Anwendungen, bei denen ein Ausfall nicht akzeptabel ist, gerechtfertigt.
