Noi di MX3D esploriamo costantemente nuovi materiali per ampliare le possibilità offerte dalla stampa 3D robotizzata dei metalli con la tecnologia Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). In collaborazione con Novametal, fornitore di materiali di saldatura di alta qualità, abbiamo recentemente condotto una serie completa di test di qualificazione dei materiali. L'obiettivo è determinare se le leghe Novametal selezionate soddisfano gli standard meccanici e di qualità richiesti per le applicazioni WAAM e ampliare la nostra libreria di materiali per i nostri clienti che utilizzano i sistemi M1/MX Metal AM.
Questa pubblicazione illustra i risultati di questa campagna di test, che copre la resistenza alla trazione, la resistenza all'urto e le prestazioni di flessione per due leghe ad alte prestazioni: l'alluminio ER5183 e la lega di nichel NiCrMo-3.
Panoramica sui materiali: Perché queste leghe?
La tecnologia WAAM offre nuove possibilità per la produzione di componenti metallici di grandi dimensioni e complessi con tempi di consegna più brevi rispetto ai metodi convenzionali. Tuttavia, non tutti i materiali si comportano allo stesso modo durante la produzione additiva ad arco ed è essenziale garantire saldabilità, integrità meccanica e ripetibilità.
In collaborazione con Novametal, abbiamo selezionato due fili per testarne le prestazioni con il WAAM:
- Alluminio ER5183, una lega di alluminio ad alta resistenza comunemente utilizzata nelle costruzioni navali, nelle strutture offshore e nelle applicazioni criogeniche, e
- La lega di nichel NiCrMo-3 (ERNiCrMo-3) è una lega a base di nichel resistente alla corrosione e ad alte prestazioni, progettata per ambienti aggressivi come quelli dei settori chimico, marittimo 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
Le prove sui materiali sono state condotte in conformità alle linee guida dell'ASME Sezione IX, Articolo VI, garantendo una metodologia rigorosa e approvata dal settore.
Per ciascun materiale, abbiamo prodotto provini stampati con tecnologia WAAM sia sottili (5 mm) che spessi (50 mm) utilizzando i sistemi robotizzati WAAM di MX3D. Questi campioni sono stati poi sottoposti a:
- Prove di trazione – per misurare la resistenza alla trazione massima (UTS), la resistenza allo snervamento (YTS) e l'allungamento (A%).
- Prove di impatto – eseguite alle temperature pertinenti per valutare la resistenza.
- Prove di flessione – valutazione della duttilità e della 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)
Resistenza alla trazione: 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%
- Prova di impatto a -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 superamento della qualificazione dell'alluminio ER5183 e della lega di nichel NiCrMo-3 rappresenta un'importante aggiunta alla gamma di leghe compatibili con i sistemi MX3D sistemi di produzione additiva metallica M1 e MX . Entrambi i materiali hanno dimostrato una saldabilità e un'integrità meccanica costanti, soddisfacendo i rigorosi requisiti dei test previsti dalla Sezione IX dell'ASME.
Cosa significa questo per voi?
Se i vostri progetti richiedono leghe di nichel resistenti alla corrosione o componenti in alluminio ad alta resistenza, MX3D è ora in grado di stamparli. Sia che vogliate produrre internamente con il vostro sistema M1/MX Metal, sia che vogliate ordinare parti personalizzate dal nostro stabilimento di produzione di Amsterdam, questi nuovi materiali qualificati sono disponibili per la vostra prossima applicazione.
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