Ti-6Al-4V בהדפסה (AM)
סגסוגת הטיטניום הנפוצה בהדפסת מתכת
ערכים טיפוסיים למצב המסירה שבכותרת
Ti-6Al-4V היא סגסוגת הטיטניום הנפוצה ביותר בהדפסת מתכת, בהתכה במיטת אבקה בלייזר (LPBF) או בקרן אלקטרונים (EBM). ההדפסה מאפשרת צורות שלא ניתן לעבד, כמו מבני סריג ותעלות פנימיות, ומקטינה מאוד את הפחת היקר של טיטניום.
בגלל הקירור המהיר, החומר כפי שהודפס בלייזר (LPBF) חזק מאוד אבל משיך פחות, ויש בו מאמצים שיוריים. לכן מקובל טיפול להפגת מאמצים או HIP. ASTM F2924 מכסה את Ti-6Al-4V מודפס, ו-F3001 את גרסת ה-ELI, שמשמשת לשתלים.
תכונות מכניות ופיזיקליות
| תכונה | ערך | הערה |
|---|---|---|
| חוזק מתיחה Rm | 950-1150 MPa | ערך המאגר; תלוי בתהליך ובטיפול |
| גבול כניעה Rp0.2 | 880-1050 MPa | ערך המאגר; תלוי בתהליך ובטיפול |
| התארכות A | 10-15% | |
| מודול אלסטיות E | 114 GPa | |
| צפיפות ρ | 4.43 g/cm³ | |
| עיבודיות | 25% (אחרי HIP) | דירוג יחסי במאגר האתר |
הרכב כימי (משקלי %)
| יסוד | תחום | תפקיד |
|---|---|---|
| הרכב | כמו החומר הרגיל | ראו את דף Ti-6Al-4V ELI |
ההרכב של אבקת ההדפסה זהה בעיקרון לזה של החומר הרגיל, לפעמים עם גבולות הדוקים יותר לחמצן ולזיהומים.
מצבים אחרי הדפסה
אחרי ההדפסה מבצעים בדרך כלל הפגת מאמצים, ולחלקים קריטיים גם HIP. המבנה והתכונות תלויים בטיפול.
| מצב | תכונות | מתי בוחרים |
|---|---|---|
| כפי שהודפס (LPBF) | חזק מאוד, משיכות נמוכה, מאמצים שיוריים | לא לשימוש סופי בחלק קריטי |
| הפגת מאמצים | מאמצים נמוכים, תכונות יציבות | לפני ניתוק מהפלטה |
| HIP | משיכות ועמידות לעייפות טובות יותר, נקבוביות פנימית נסגרת | חלקים קריטיים ושתלים |
שימושים
- תושבות ומבנים קלים בתעופה ובחלל
- שתלים אורתופדיים עם מבנה סריג
- מחליפי חום עם תעלות פנימיות
- חלקים מותאמים אישית
- חלקים במוטורספורט
ייצור ועיבוד
משטח ועייפות
פני השטח של חלק מודפס מחוספסים, ויש בהם פגמים קטנים. החספוס הזה מוריד מאוד את העמידות לעייפות, ולכן משטחים קריטיים מעבדים או מלטשים.
נקבוביות ו-HIP
בחלק מודפס עלולים להישאר חללים קטנים (חוסר היתוך או גז). כבישה איזוסטטית חמה (HIP) סוגרת את רוב החללים הפנימיים, ומשפרת מאוד את העמידות לעייפות.
אנאיזוטרופיה
התכונות יכולות להיות שונות בכיוון ההדפסה (Z) ובמישור (XY). כיוון ההדפסה של חלק קריטי נקבע מראש ונבדק במוטות מבחן מאותה הדפסה.
בטיחות אבקה
אבקת מתכת דקה עלולה להידלק ולהתפוצץ, ומזיקה בנשימה. עובדים לפי הנחיות היצרן, עם הארקה, אווירה אינרטית ומיגון נשימתי.
השוואה לחומרים דומים
| חומר | Rm / Rp0.2 | ריתוך | מתי עדיף |
|---|---|---|---|
| Ti-6Al-4V ELI (Grade 23) | 860 / 760 MPa | מצוינת | החומר הרגיל (מעובד או יצוק) · לדף החומר |
| Ti-6Al-4V (Grade 5) | 950–1100 / 880 MPa | טובה — ERTi-5 | Ti-6Al-4V רגיל (Grade 5) · לדף החומר |
| Inconel 718 בהדפסה (AM) | 1240-1350 / 1030-1100 MPa | לא רלוונטי — כפי שהודפס | Inconel 718 מודפס, לחום · לדף החומר |
טעויות נפוצות
להשתמש בחלק כפי שהודפס בעומס מחזורי
חספוס ונקבוביות מורידים את העמידות לעייפות. HIP ועיבוד פני השטח.
לנתק מהפלטה לפני הפגת מאמצים
החלק עלול להתעוות.
להניח שהתכונות זהות לחומר מחושל
התכונות תלויות בתהליך ובכיוון. בודקים מוטות מאותה הדפסה.
מקבילים, תקנים ואספקה
| ASTM | F2924 / F3001 |
|---|---|
| תקנים | ASTM F2924 (Ti-6Al-4V) / ASTM F3001 (ELI) |
| צורות אספקה | אבקה 15-45μm · הדפסות SLM/EBM |
| יצרנים | EOS · Carpenter · AP&C · Praxair |
להמשך לימוד
הערכים טיפוסיים ומשמשים להשוואה בלבד. בחלקים מודפסים התכונות תלויות במכונה, בפרמטרים, בכיוון ההדפסה ובטיפול שאחריה. לתכנון יש להסתמך על התקן ועל בדיקות של חלקים מאותו תהליך. מקורות: ASTM F2924, F3001, F3055 ו-F3184, גיליונות EOS, ומאגר החומרים של METAL HUB.
עודכן: 31 באוקטובר 2026