Kāda ir 316L nerūsējošā tērauda drukas veiktspēja, ko parasti izmanto veidņu ražošanā?

1. Materiāla īpašības: 316 L nerūsējošais tērauds (UNS S31603/EN 1.4404) ir zema-oglekļa austenīta nerūsējošā tērauda veids, kam ir izturība pret koroziju un stingrība augstās temperatūrās. Tās galvenās sastāvdaļas ir no 16% līdz 18% hroma, no 10% līdz 14% niķeļa un no 2% līdz 3% molibdēna. Molibdēna pievienošana padara materiālu daudz izturīgāku pret punktveida koroziju un plaisu koroziju, īpaši vietās, kur ir hlorīda joni. Šajās vietās tā izturība pret koroziju ir vairāk nekā trīs reizes lielāka nekā parastajam 304 nerūsējošajam tēraudam. 316L nerūsējošais tērauds var ilgstoši izturēt jūras ūdens eroziju, kas nozīmē, ka no tā izgatavotās jūras inženierijas veidnes kalpos 2–3 reizes ilgāk nekā veidnes, kas izgatavotas no citiem materiāliem.
Turklāt 316L nerūsējošā tērauda austenīta struktūra padara to ļoti izturīgu augstās temperatūrās. Tā stiepes izturība joprojām var palikt virs 400 MPa pie 600 grādiem, kas ir daudz augstāka par parastā veidņu tērauda 200 MPa slieksni. Pateicoties šai funkcijai, tas ir lieliski piemērots veidnēm, ko izmanto liešanai un termoformēšanai augstās temperatūrās. Piemēram, liešanas veidne jaunu enerģijas automobiļu akumulatora korpusam var izturēt alumīnija šķidruma triecienu 400 grādu leņķī. Viena veidne var kalpot vairāk nekā 80 000 lietojumu, kas ir par 40% ilgāk nekā parastajām H13 tērauda veidnēm.
2. Drukas process: vairāku tehnoloģisko ceļu izmantošana veidņu izgatavošanas vajadzību apmierināšanai
Ir trīs galvenie 316L nerūsējošā tērauda 3D drukāšanas veidi: selektīva lāzerkausēšana (SLM), tiešā metāla lāzera saķepināšana (DMLS) un saistvielu strūkla. Katram no tiem ir savas tehniskās īpašības un lietojumi:
SLM metode izmanto augsta-enerģijas blīvuma lāzeru, lai izkausētu 15–53 μm sfērisku pulvera slāņus. Tādējādi tiek izgatavotas detaļas ar 99,5% vai lielāku blīvumu. Tās galvenā priekšrocība ir tā, ka tā var izdrukāt sarežģītus konformālus dzesēšanas kanālus, kas ievērojami palielina veidņu dzesēšanas efektivitāti. Piemēram, lielajās automašīnu paneļu veidnēs SLM-apdrukāti konformāli ūdens kanāli padara veidnes temperatūru vienmērīgāku, no ± 15 grādiem līdz ± 3 grādiem, kas samazina cikla laiku par 35%.
DMLS tehnoloģija: izmanto lāzeru ar zemāku enerģijas blīvumu, lai daļēji izkausētu pulveri, kura biezums ir no 20 līdz 63 μm. Tas ir piemērots lielu konstrukcijas daļu drukāšanai. Tas, ka tas var izgatavot vieglas veidnes ar šūnveida režģa struktūrām, padara to tik īpašu. Tas padara veidnes vieglākas, nezaudējot spēku. Piemēram, lidmašīnu dzinēju lāpstiņu veidnēs DMLS ražotā punktmatricas struktūra samazina veidnes svaru par 40% un stingrību tikai par 10%.
Līmes izsmidzināšanas tehnoloģija: izmantojiet tintes galviņu, lai izsmidzinātu līmi vienu virs otras, lai savienotu 45–150 μm pulveri. Pēc tam, attaukojot un saķepinot, tas kļūs stiprāks. Ar šo paņēmienu var drukāt ar ātrumu līdz 500cm³/h, kas ir pietiekami ātrs veidņu sagatavju izgatavošanai lielā mērogā. Piemēram, izgatavojot veidnes plaša patēriņa elektronikas korpusiem, līmes izsmidzināšanas tehnoloģija saīsina sagataves izgatavošanai nepieciešamo laiku no 7 dienām līdz 2 dienām un samazina katras preces izmaksas par 60%.
3. Cik labi tas darbojas: labs precizitātes, izturības un izturības pret koroziju sajaukums
Izmēru precizitāte: 316 l nerūsējošā tērauda 3D drukas izmēru precizitāte var būt pat ± 0,05 mm (izmēriem no 100 mm līdz 100 mm), un virsmas raupjums Ra ir <3,2 μm. Uzlabojot atbalsta konstrukcijas dizainu un drukas iestatījumus, iespējams izgatavot precīzas sarežģītu dobumu veidnes. Piemēram, SLM drukātās titāna sakausējuma zobu kroņu veidnes, ko izmanto medicīnisko implantu veidņu izgatavošanai, ir ± 0,02 mm precizitāte, kas ir nepieciešama klīniskiem implantiem.
Fizikālās īpašības: Pēc uzkarsēšanas 316L nerūsējošā tērauda apdrukātās detaļas var izturēt stiepes izturību 650 MPa, tecēšanas robežu 480 MPa un pagarinājuma ātrumu 30%. Mazā, vienāda graudu struktūra, ko rada 3D drukāšana, padara to par 15% izturīgāku pret nogurumu nekā citi kalšanas materiāli. Pēc kriogēnās apstrādes pusvadītāju iepakošanai izmantoto DMLS drukāto veidņu noguruma kalpošanas laiks pieauga no 50 000 cikliem līdz 120 000 cikliem.
316L nerūsējošā tērauda apdrukātās detaļas var izturēt koroziju labāk nekā parastie liešanas materiāli. 3,5% NaCl šķīdumā 316 l nerūsējošā tērauda detaļu potenciāls sasniedz +320mV (SCE), kas ir par 80 mV lielāks nekā tradicionālajiem liešanas materiāliem. Viendabīgā un blīvā oksīda plēve, kas veidojas drukāšanas procesā, piešķir tai priekšrocības attiecībā uz izturību pret koroziju. 316L nerūsējošais tērauds var izturēt spēcīgas korozīvas gāzes, kas izdalās, ilgstoši sadaloties fluorplastam. Veidnes kalpošanas laiks ir astoņas reizes garāks nekā DC53 veidņu tēraudam.
4. Izmantošana uzņēmējdarbībā: no prototipu izgatavošanas līdz daudzu to izgatavošanai
Kosmosa joma: lai izgatavotu noteikta veida dzinēju turbīnu disku kalšanas presformas, SLM tehnoloģija tika izmantota, lai drukātu 316L nerūsējošā tērauda veidnes, kas bija par 1,2 tonnām vieglākas un 680 kg smagākas, vienlaikus padarot tās par 25% stingrākas. Veidnes dobuma izmēra izmaiņas ir mazākas par 0,02 mm pēc 5000 termiskās pārbaudes cikliem, kas atbilst aviācijas klases precizitātes standartiem.
Jaunu enerģijas transportlīdzekļu nozare: DMLS tehnoloģija drukā veidnes, kas apvieno konformālas dzesēšanas ūdens caurules un režģa atbalsta konstrukcijas. Tas padara veidnes temperatūru vienmērīgāku par 40% un samazina deformācijas daudzumu rezultātā no 0,5% līdz 0,15%. Veidne tiek izmantota plašā mērogā, ar gada produkciju 100 000 komplektu.
Medicīnisko ierīču jomā: līmes izsmidzināšanas tehnoloģijas un CNC precīzās apstrādes kombinācija ļauj ātri nomainīt titāna sakausējuma acetabulārās kausu veidnes, ko izmanto ortopēdisko implantu veidņu izgatavošanai. Laiks, kas nepieciešams, lai pārietu no dizaina līdz gatavam produktam, ir samazināts no 45 dienām līdz 7 dienām, kas ir samazinājis katras vienības izmaksas par 70%.