GB/T 2965 un tālāk: TC4 titāna standarta saskaņošana Ķīnā ar globālajiem pievienotās ražošanas pulvera specifikācijām

Ja strādājat ar titāna saklājumiem, īpaši pievienotās ražošanas jomā, jūs, visticamāk, esat ievērojuši, ka standarti visur nav vienādi. Dažādās valstīs ir savas specifikācijas. Dažādām nozarēm ir savas prasības. Un, ja materiālu iegādājat vai detaļas pārdodat starptautiski, šis standartu sajaukums ātri var kļūt sarežģīts.

Ņemiet, piemēram, TC4 titānu. Tas ir Ķīnas apzīmējums sakausējumam, ko lielākā daļa pasaules pazīst kā Ti-6Al-4V. Tas ir titāna sakausējumu darba zirgs — spēcīgs, viegls un korozijai izturīgs. To izmanto aviācijā, medicīnā, automobiļu rūpniecībā — jebkurā nozīmē. Ķīnā šī sakausējuma deformējamām formām ilgu laiku ir bijis standarts GB/T 2965. Tomēr, kad pieaug pievienojošās ražošanas (AM) nozīme un pulvera pamatā balstītās tehnoloģijas, piemēram, pulvera gultnes sadegšana (powder bed fusion) un metāla injekcijas liešana (metal injection molding), kļūst arvien plašāk izmantotas, rodas jautājums, kā šis standarts sakrīt ar globālajiem standartiem, kas izmantoti AM pulveriem.

Iedziļināsimies šajā jautājumā. Kas ietilpst standartā GB/T 2965? Kā tas salīdzināms ar standartiem ASTM F2924 vai ISO 5832-3? Un ja jūs iegādājaties TC4 titāna pulveri 3D drukāšanai, ko jums vajadzētu zināt?

Ko faktiski reglamentē standarts GB/T 2965

GB/T 2965 ir Ķīnas nacionālais standarts titāna un titāna sakausējumu stieņiem un vadītājiem. Tas pastāv jau ilgu laiku un ir labi ieviests rūpniecības nozarēs, kur izmanto tradicionālas ražošanas metodes. Ja jūs kausējat, apstrādājat vai citādi strādājat ar cietu TC4 titānu, tad šis ir standarts, uz kuru jums vajadzētu orientēties.

Tajā norādīti tādi parametri kā ķīmiskais sastāvs, mehāniskās īpašības un materiāla pārbaudes metodes tā galīgajā formā. Tajā norādīts, cik daudz alumīnija un vanādija sakausējumā jābūt, kā arī pieļaujamie ierobežojumi tādiem elementiem kā dzelzs, skālens un slāpeklis. Turklāt norādītas minimālās vērtības stiepes izturībai, plūstamības robežai un izstiepšanai.

Problēma ir tāda, ka GB/T 2965 tika izstrādāts, ņemot vērā deformējamus izstrādājumus — stieņus, stieņveida izstrādājumus, vadītājus, tiem paredzētus apstrādes vai kausēšanas procesus. Tas tieši neattiecas uz pulveri. Un pulvers ir pilnīgi cita lieta.

Kāpēc pulverim nepieciešams savs noteikumu kopums

Kad pārejat no cietā metāla uz pulveri, daudz kas mainās. Materiālam jāplūst. Tam jāsapako vienmērīgi. Tas jākausē un jāsaldina veidā, kas ir ļoti atšķirīgs no tā, kas notiek kalšanas vai valcēšanas rūpnīcā. Un galīgā izstrādājuma īpašības ir atkarīgas ne tikai no ķīmiskā sastāva, bet arī no pulvera raksturlielumiem un drukāšanas procesa paša.

Tāpēc tika izstrādāti standarti, piemēram, ASTM F2924. Tie ir sastādīti īpaši pievienojošajai ražošanai. Tie aptver ne tikai ķīmisko sastāvu, bet arī citus aspektus, piemēram, daļiņu izmēru sadalījumu, pulvera morfoloģiju un drukāto testa paraugu mehāniskās īpašības.

Ti-6Al-4V (TC4) titānam, ko izmanto pulvera gultnes kausēšanā, ASTM F2924 ķīmiskā sastāva prasības ir līdzīgas GB/T 2965 prasībām, taču nav identiskas. Dažu elementu pieļaujamajās robežās ir atšķirības. Turklāt pievienojošās ražošanas standartā ir papildu prasības, kuru nav eksistējošajos deformētajiem materiālu standartos.

Ķīmiskā sastāva salīdzinājums

Paskatīsimies uz skaitļiem nedaudz tuvāk. Abas standartprasybas prasa aptuveni 6 procentus alumīnija un 4 procentus vanādija. Tas ir sakausējuma kodols. Tomēr sīkumiem jāpievērš īpaša uzmanība.

Skābeklis ir labs piemērs. Standartā GB/T 2965 pieļaujamais skābekļa saturs atkarīgs no konkrētās kvalitātes un pielietojuma. Dažām kvalitātēm robežvērtība ir aptuveni 0,2 procenti. Standartā ASTM F2924 robežvērtība arī parasti ir 0,2 procenti, taču pastāv nianses. Pārāk daudz skābekļa padara sakausējumu trauslu, jo īpaši drukātajos izstrādājumos, kur mikrostruktūra atšķiras no deformētajiem izstrādājumiem.

Dzelzs ir vēl viens piemērs. Abos standartos dzelzs robežvērtības vispār ir zemas, tomēr tās ne vienmēr precīzi sakrīt. Ja esat pieradis strādāt ar vienu standartu un sākat izmantot materiālu, kas sertificēts pēc cita standarta, jums jāpārbauda skaitliskās vērtības.

Šīs atšķirības var šķist niecīgas, taču tās ir būtiskas. Ja jūs ražojat detaļas aerosaimniecībai, jums jāatbilst specifikācijai, kuru prasa jūsu klients vai regulējošā iestāde. Nevar vienkārši pieņemt, ka materiāls, kas atbilst standartam GB/T 2965, automātiski atbilst arī standartam ASTM F2924. Jums to ir jāpārbauda.

Mehāniskās īpašības

Mehāniskās īpašības ir vēl viena joma, kur standarti atšķiras. GB/T 2965 norāda īpašības deformējamam materiālam — stiepšanas izturību, plūstamības robežu, izstiepšanos. Tomēr šie skaitļi iegūti, testējot stieņus vai vadus, nevis 3D drukātas detaļas.

Pievienojošajā ražošanā īpašības ir atkarīgas no izgatavošanas parametriem, termiskās apstrādes un detaļas orientācijas. Vertikāli drukāts paraugs var būt citāds pēc izturības nekā horizontāli drukāts paraugs. Standartam jāņem vērā šīs atšķirības.

ASTM F2924 nosaka prasības paraugiem, kas ir drukāti un testēti noteiktos apstākļos. Tajā tiek atzīts, ka 3D drukāta Ti-6Al-4V (TC4) titāna īpašības var atšķirties no deformējamā titāna, un tajā ir noteikti atbilstoši mērķrādītāji.

Ja jūs esat ražotājs, tas nozīmē, ka jūs nevarat vienkārši iegādāties pulveri, kas atbilst GB/T 2965 standartam, un pieņemt, ka jūsu izdrukātās detaļas izturēs ASTM F2924 prasības. Jums ir jāapstiprina jūsu ražošanas process. Jums ir jāpārbauda faktiski izdrukāti paraugi.

Ko tas nozīmē pulvera piegādātājiem

Uzņēmumiem, kas ražo TC4 titāna pulveri, šo standartu izpratne ir viena no darba daļām. Viņiem ir jāzina, kādas ir viņu klientu vajadzības. Ja klients ražo medicīniskus implantiņus Ķīnas tirgum, viņam var būt nepieciešams pulvers, kas atbilst GB/T standartiem. Ja viņš eksportē detaļas Eiropā vai Ziemeļamerikā, viņam var būt jāatbilst ASTM vai ISO specifikācijām.

Labākie pulvera piegādātāji savus procesus projektē tā, lai tie atbilstu visstingrākajām prasībām, kas noteiktas vairākos standartos. Viņi stingri kontrolē ķīmisko sastāvu. Viņi regulāri veic pārbaudes. Viņi dokumentē visu. Tādējādi viņi var apkalpot starptautisku klientu bāzi, nekavējoties un bez kavēšanās.

Kyhe ir viens no šādiem piegādātājiem. To uzmanība kvalitātei un vienveidībai nozīmē, ka, vai nu jums ir nepieciešams pulveris MIM, 3D drukāšanai vai tradicionālai ražošanai, jūs saņemsiet materiālu, kam var uzticēties.

Atkārtoti izmantotā materiāla loma standartu izpildē

Šeit ir vēl viens pavērsiens. Ilgtspēja kļūst arvien svarīgāka visur. Atkārtoti izmantota TC4 titāna pulvera izmantošana ir laba gan planētai, gan peļņai. Tomēr atkārtoti izmantotam materiālam jāatbilst tiem pašiem standartiem, kas jaunam materiālam.

Tas nozīmē stingru kontroli pār ķīmisko sastāvu. Atkārtotas izmantošanas laikā skābeklis var palielināties. Citas piesārņojošās vielas var iekļūt neievērojami. Tāpēc, ja izmantojat atkārtoti izmantotu pulveri, to jāpārbauda. Jāpierāda, ka tas atbilst specifikācijai.

Uzņēmumiem, kuriem ir spēcīgas kvalitātes sistēmas un sertifikāti, piemēram, GRS, šajā jomā ir priekšrocība. Viņi zina, kā apstrādāt atkārtoti izmantotu materiālu, neļaujot kvalitātei pasliktināties. Viņi var piedāvāt ilgtspējīgas alternatīvas, kas tomēr atbilst stingrākajiem standartiem.

Kā ražotāji var pārvarēt šo spraugu

Ja jūs esat ražotājs, kurš cenšas orientēties šajā jomā, ko jums vajadzētu darīt? Pirmkārt, izpētiet savu tirgu. Kādus standartus prasa jūsu klienti? Uz kuriem noteikumiem attiecas jūsu produkti?

Otrkārt, sazinieties ar savu pulvera piegādātāju. Pastāstiet viņiem, kāda jums ir nepieciešama prece. Jautājiet, kā viņu materiāls atbilst dažādiem standartiem. Labs piegādātājs šo informāciju jau būs sagatavojis.

Treškārt, pārbaudiet savas detaļas. Nelieciet lietā pieņēmumus. Izdrukājiet paraugus, pārbaudiet tos un pārliecinieties, ka tie atbilst prasībām. Tas ir vienīgais veids, kā būt pilnīgi pārliecinātam.

Ceturtkārt, ņemiet vērā visu procesu. Pulvers ir tikai sākums. Mašīnas iestatījumi, pēcapstrāde, termiskā apstrāde — viss tas ietekmē galīgās īpašības. Jums ir jākontrolē visa ķēde.

Pievienotās ražošanas standartu nākotne

Standarti nav statiski. Tie attīstās kopā ar tehnoloģiju attīstību. Kad pievienojošā ražošana attīstās, mēs redzam lielāku saskaņošanu starp dažādām reģionu standartiem. Tiek veikti pasākumi, lai saskaņotu Ķīnas standartus ar starptautiskajiem standartiem. Tas visiem padarīs dzīvi vieglāku.

Bet šobrīd pastāv fragmentārs standartu klāsts. Un, ja jūs strādājat ar TC4 titānu, jums ir jāzina, kuri no šiem fragmentiem attiecas uz jums.

Labi ziņas ir tādas, ka pats materiāls ir labi izpētīts. TC4 titāns tiek izmantots jau desmitgadēm. Zināms tā uzvedība dažādos apstākļos. Vai nu jūs strādājat saskaņā ar GB/T 2965, ASTM F2924 vai citu standartu, pamatprincipi paliek vieni un tie paši. Tas ir uzticams, pierādīts sakausējums.

Visu saliek kopā

Beigās standarti ir rīki. Tie palīdz nodrošināt kvalitāti. Tie sniedz visiem kopīgu atskaites punktu. Tomēr tie nav visa stāstījuma būtība. Svarīgs ir materiāls. Svarīga ir ražošanas metode. Svarīgi ir cilvēki, kas izgatavo detaļas.

Ja izmantojat TC4 titāna pulveri, veltiet laiku, lai izprastu standartus, kas attiecas uz jūsu darbu. Runājiet ar saviem piegādātājiem. Testējiet savas detaļas. Un turpiniet mācīties, kamēr šī joma attīstās.

Pievienojošās ražošanas pasaule ātri mainās. Standarti to sekos. Un, izmantojot pareizo pieeju, jūs varēsiet orientēties atšķirībās un izgatavot lieliskas detaļas neatkarīgi no tā, kura specifikācija jums ir jāievēro.