In MX3D esploriamo continuamente nuovi materiali per sbloccare maggiori possibilità per la stampa 3D robotica di metalli con la tecnica Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). In collaborazione con Novametal, un fornitore di materiali di saldatura di alta qualità, abbiamo recentemente eseguito una serie completa di test di qualificazione dei materiali. L'obiettivo è determinare se le leghe Novametal selezionate soddisfano gli standard meccanici e qualitativi richiesti per le applicazioni WAAM e ampliare la nostra libreria di materiali per i nostri clienti con i sistemi M1/MX Metal AM.
La presente pubblicazione illustra i risultati di questa campagna di test, che riguardano la resistenza alla trazione, all'impatto e alla piegatura di due leghe ad alte prestazioni: Alluminio ER5183 e la lega di nichel NiCrMo-3.
Panoramica sui materiali: Perché queste leghe?
Il WAAM offre la possibilità di produrre pezzi metallici complessi e di grandi dimensioni con tempi di consegna più brevi rispetto ai metodi tradizionali. Tuttavia, non tutti i materiali si comportano allo stesso modo nella produzione additiva ad arco e garantire la saldabilità, l'integrità meccanica e la ripetibilità è essenziale.
Con Novametal, abbiamo selezionato due fili per testarne le prestazioni con WAAM:
- Alluminio ER5183, una lega di alluminio ad alta resistenza comunemente utilizzata nelle costruzioni navali, nelle strutture offshore e nelle applicazioni criogeniche, e
- Lega di nichel NiCrMo-3 (ERNiCrMo-3), una lega a base di nichel ad alte prestazioni e resistente alla corrosione, progettata per ambienti aggressivi come i settori chimico, marino ed energetico.
È fondamentale che i fili di saldatura per WAAM offrano caratteristiche d'arco stabili, avanzamento costante ed elevate prestazioni meccaniche nelle condizioni di stampa. Questi test mirano a verificare se le leghe Novametal selezionate soddisfano questi criteri esigenti.
Metodi di prova: Garanzia guidata dall'ASME
I test sui materiali sono stati condotti secondo le linee guida ASME Sezione IX, Articolo VI, garantendo una metodologia rigorosa e approvata dal settore.
Per ogni materiale, abbiamo prodotto pezzi di prova stampati in WAAM sia sottili (5 mm) che spessi (50 mm) utilizzando i sistemi WAAM robotizzati di MX3D. Questi campioni sono stati poi sottoposti a:
- Prove di trazione - per misurare il carico di rottura (UTS), il carico di snervamento (YTS) e l'allungamento (A%).
- Prove d'urto - eseguite a temperature rilevanti per valutare la tenacità.
- Prove di piegatura - per valutare la duttilità e la solidità della saldatura.
Tutti i rapporti dei controlli non distruttivi (NDT), le radiografie e i dati delle prove meccaniche sono stati documentati durante l'intero processo.
Risultati dei test per lega
I risultati dei test per il filo di alluminio ER5183 sono stati i seguenti:
Alluminio ER5183
Campioni sottili (5 mm)
- UTS: 282 MPa
- Test di piegatura: Accettabile
Campioni spessi (50 mm)
UTS: 286 MPa
- YTS: 128 MPa
- Allungamento (A%): 30%
- Test d'impatto @20°C: 30 J
- Test di piegatura: Accettabile
Sintesi: la lega ER5183 ha dimostrato una buona saldabilità e prestazioni meccaniche in entrambi gli spessori, con valori UTS coerenti e una duttilità accettabile per applicazioni strutturali WAAM.
I risultati dei test per la lega di nichel NiCrMo-3 sono stati i seguenti:
Lega di nichel NiCrMo-3
Campioni sottili (5 mm)
- UTS: 616 MPa
- Test di piegatura: Accettabile
Spessore (50 mm) Campioni
- UTS: 683 MPa
- YTS: 401 MPa
- Allungamento (A%): 58%
- Test d'impatto @-196°C: 219 J
- Test di piegatura: Accettabile
Sintesi: il NiCrMo-3 presenta eccellenti caratteristiche di resistenza, duttilità e notevole tenacità a temperature criogeniche. Le sue prestazioni confermano la sua idoneità per le applicazioni energetiche, offshore e marine più esigenti tramite WAAM.
Conclusione: Nuovi materiali, nuove possibilità
Il successo della qualifica dell'alluminio ER5183 e della lega di nichel NiCrMo-3 segna un'aggiunta significativa alla gamma di leghe compatibili con i sistemi M1 e MX di MX3D. M1 e MX di MX3D . Entrambi i materiali hanno dimostrato una saldabilità e un'integrità meccanica costanti, soddisfacendo i severi requisiti dei test ASME Sezione IX.
Cosa significa questo per voi?
Se i vostri progetti richiedono leghe di nichel resistenti alla corrosione o componenti in alluminio ad alta resistenza, MX3D può ora stamparli. Sia che vogliate produrre internamente con il vostro sistema M1/MX Metal, sia che vogliate ordinare parti personalizzate dal nostro stabilimento di Amsterdam, questi nuovi materiali qualificati sono disponibili per la vostra prossima applicazione.
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