Koks yra 316L nerūdijančio plieno, dažniausiai naudojamo formų gamyboje, spausdinimo charakteristikos?

1. Medžiagos savybės: 316 l nerūdijantis plienas (UNS S31603/EN 1.4404) yra mažai -anglies austenitinis nerūdijantis plienas, pasižymintis atsparumu korozijai ir kietumu aukštoje temperatūroje. Pagrindiniai jo komponentai yra nuo 16% iki 18% chromo, nuo 10% iki 14% nikelio ir nuo 2% iki 3% molibdeno. Pridėjus molibdeno, medžiaga tampa daug atsparesnė įdubimų ir plyšių korozijai, ypač vietose, kuriose yra chlorido jonų. Šiose vietose jo atsparumas korozijai yra daugiau nei tris kartus didesnis nei įprasto 304 nerūdijančio plieno. 316L nerūdijantis plienas gali ilgą laiką atsispirti jūros vandens erozijai, o tai reiškia, kad iš jo pagamintos jūrinės inžinerijos formos tarnaus 2–3 kartus ilgiau nei iš kitų medžiagų pagamintos formos.
Be to, dėl austenitinės 316 l nerūdijančio plieno struktūros jis yra labai tvirtas esant aukštai temperatūrai. Jo tempiamasis stipris vis tiek gali išlikti didesnis nei 400 MPa esant 600 laipsnių kampui, o tai yra daug didesnis nei įprasto liejimo plieno 200 MPa slenkstis. Dėl šios savybės jis puikiai tinka formoms, naudojamoms liejant- ir termiškai formuojant aukštoje temperatūroje. Pavyzdžiui, naujų energetinių automobilių akumuliatoriaus korpuso liejimo forma gali atlaikyti aliuminio skysčio smūgį 400 laipsnių kampu. Viena forma gali tarnauti daugiau nei 80 000 kartų, tai yra 40 % ilgiau nei įprastos H13 plieno formos.
2. Spausdinimo procesas: naudojant keletą technologinių būdų formų gamybos poreikiams patenkinti
Yra trys pagrindiniai 316L nerūdijančio plieno 3D spausdinimo būdai: selektyvus lazerinis lydymas (SLM), tiesioginis metalo lazerinis sukepinimas (DMLS) ir rišiklio purškimas. Kiekvienas iš jų turi savo technines savybes ir paskirtį:
SLM metodas naudoja didelio{0}}energijos tankio lazerį, kad išlydytų 15–53 μm sferinių miltelių sluoksnius. Taip gaminamos dalys, kurių tankis yra 99,5 % arba didesnis. Jo pagrindinis privalumas yra tai, kad galima atspausdinti sudėtingus konforminius aušinimo kanalus, kurie labai padidina formų aušinimo efektyvumą. Pavyzdžiui, didelėse automobilių plokščių formose naudojant SLM{7}}atspausdintus konforminius vandens kanalus formos temperatūra tampa tolygesnė – nuo ​​± 15 laipsnių iki ± 3 laipsnių, o tai sutrumpina ciklo laiką 35 %.
DMLS technologija: 20–63 μm storio milteliams dalinai išlydyti naudojamas mažesnio energijos tankio lazeris. Tai tinka spausdinti dideles konstrukcines dalis. Tai, kad jis gali pagaminti lengvas formas su korio tinklelio struktūromis, daro jį tokiu ypatingu. Dėl to formos tampa lengvesnės, neprarandant stiprumo. Pavyzdžiui, orlaivių variklių mentės formose taškinė matricos struktūra, pagaminta naudojant DMLS, sumažina formos svorį 40%, o standumą - tik 10%.
Klijų purškimo technologija: naudokite rašalinę galvutę, kad užpurkštumėte klijus vieną ant kito, kad suklijuotų 45–150 μm miltelių. Tada jį nuriebalinę ir sukepindami, jis taps stipresnis. Ši technika gali spausdinti iki 500 cm³/h greičiu, o tai yra pakankamai greita, kad būtų galima pagaminti didelio masto formų ruošinius. Pavyzdžiui, gaminant formas plataus vartojimo elektronikos dėklams, klijų purškimo technologija sutrumpina ruošinio pagaminimo laiką nuo 7 iki 2 dienų ir 60 % sumažina kiekvienos prekės kainą.
3. Kaip gerai tai veikia: geras tikslumo, stiprumo ir atsparumo korozijai derinys
Matmenų tikslumas: 316 l nerūdijančio plieno 3D spausdinimo matmenų tikslumas gali siekti ± 0,05 mm (dydžiams nuo 100 mm iki 100 mm), o paviršiaus šiurkštumas Ra yra < 3,2 μm. Patobulinus atraminės konstrukcijos dizainą ir spausdinimo nustatymus, galima pagaminti tikslias sudėtingų ertmių formas. Pavyzdžiui, SLM atspausdintos titano lydinio dantų vainikėlių formos, naudojamos medicininių implantų formoms gaminti, yra ± 0,02 mm tikslumu, ko reikia klinikiniams implantams.
Fizinės savybės: Po kaitinimo 316 l nerūdijančio plieno atspausdintos dalys gali atlaikyti 650 MPa tempimo stiprumą, 480 MPa takumo ribą ir 30% pailgėjimo laipsnį. Dėl mažytės lygiagrečio grūdėtumo, kurį sukuria 3D spausdinimas, jis 15 % atsparesnis nuovargiui nei kitos kalimo medžiagos. Po kriogeninio apdorojimo DMLS spausdintų formų, naudojamų puslaidininkių pakavimui, nuovargis padidėjo nuo 50 000 ciklų iki 120 000 ciklų.
316L nerūdijančio plieno spausdintos dalys gali atlaikyti koroziją geriau nei įprastos liejimo medžiagos. 3,5 % NaCl tirpale 316 l nerūdijančio plieno dalių duobėjimo potencialas pasiekia +320 mV (SCE), o tai yra 80 mV didesnis nei tradicinių liejimo medžiagų. Vienoda ir tanki oksido plėvelė, susidaranti spausdinimo metu, suteikia jai pranašumą atsparumo korozijai požiūriu. 316L nerūdijantis plienas gali atlaikyti stiprias ėsdinančias dujas, kurios išsiskiria, kai fluoroplastikas ilgą laiką skyla. Formos tarnavimo laikas yra aštuonis kartus ilgesnis nei DC53 formos plieno.
4. Naudojimas versle: nuo prototipų kūrimo iki daugybės jų kūrimo
Aviacijos sritis: tam tikro tipo variklių turbinų diskinių kalimo štampų gamybai buvo naudojama SLM technologija, spausdinant 316 l nerūdijančio plieno liejimo formas, kurios buvo 1,2 tonos lengvesnės ir 680 kg sunkesnės, o 25 % standesnės. Formos ertmės dydžio pokytis yra mažesnis nei 0,02 mm po 5000 terminių bandymų ciklų, o tai atitinka aviacijos tikslumo standartus.
Naujų energetinių transporto priemonių pramonė: DMLS technologija spausdina formas, kurios sujungia konforminius aušinimo vandens vamzdžius ir grotelių atramines konstrukcijas. Dėl to formos temperatūra tampa tolygesnė 40%, o rezultato deformacijos sumažinimas nuo 0,5% iki 0,15%. Forma naudojama plačiu mastu, per metus pagaminama 100 000 rinkinių.
Medicinos prietaisų srityje: klijų purškimo technologijos ir tikslaus CNC apdirbimo derinys leidžia greitai pakeisti titano lydinio acetabulines formas, naudojamas ortopedinėms implantų formoms gaminti. Laikas, per kurį pereinama nuo projektavimo iki galutinio gaminio, sutrumpėjo nuo 45 dienų iki 7 dienų, todėl kiekvieno vieneto kaina sumažėjo 70%.