Каква е производителността на печат на неръждаема стомана 316L, често използвана в производството на форми?

1. Свойства на материала: Неръждаема стомана 316L (UNS S31603/EN 1.4404) е вид ниско-въглеродна аустенитна неръждаема стомана, която има устойчивост на корозия и издръжливост при високи температури. Ключовите му компоненти включват 16% до 18% хром, 10% до 14% никел и 2% до 3% молибден. Добавянето на молибден прави материала много по-устойчив на точкова и цепнатина корозия, особено на места с хлоридни йони. На тези места нейната устойчивост на корозия е повече от три пъти по-висока от обикновената неръждаема стомана 304. 316L неръждаема стомана може да устои на ерозия от морска вода за дълго време, което означава, че изработените от нея форми за морско инженерство ще издържат 2 до 3 пъти по-дълго от формите, направени от други материали.
Освен това аустенитната структура на неръждаемата стомана 316L я прави много здрава при високи температури. Неговата якост на опън все още може да остане над 400 MPa при 600 градуса, което е много по-високо от прага от 200 MPa на обикновената стомана за формовка. Тази функция го прави идеален за форми, използвани при -леене под налягане и термоформоване при високи температури. Формата-за леене под налягане за корпуса на батерията на нови енергийни автомобили, например, може да се справи с удара на алуминиева течност при 400 градуса. Една единствена форма може да издържи повече от 80 000 употреби, което е с 40% по-дълго от типичните форми от стомана H13.
2. Процес на печат: използване на няколко технологични пътеки за задоволяване на нуждите от производство на форми
Има три основни начина за 3D отпечатване на неръждаема стомана 316L: селективно лазерно топене (SLM), директно метално лазерно синтероване (DMLS) и струйно свързване. Всеки има свои собствени технически характеристики и приложения:
Методът SLM използва лазер с висока-енергийна плътност за стопяване на слоеве от 15–53 μm сферичен прах. Това прави части с плътност от 99,5% или по-висока. Основното му предимство е, че може да отпечатва сложни конформни охлаждащи канали, което значително повишава ефективността на охлаждане на формите. Например, в големите форми за автомобилни панели, SLM-отпечатаните конформни водни канали правят температурата на формата по-равномерна, преминавайки от ± 15 градуса до ± 3 градуса, което намалява времето на цикъла с 35%.
DMLS технология: използва лазер с по-ниска енергийна плътност за частично стопяване на прах с дебелина от 20 до 63 μm. Това е добро за отпечатване на големи структурни части. Фактът, че може да прави леки форми с решетъчна структура от пчелна пита в себе си, е това, което го прави толкова специален. Това прави формите по-леки, без да губи здравина. При формите за лопатки на авиационни двигатели, например, матричната структура, произведена от DMLS, намалява теглото на формата с 40%, а твърдостта само с 10%.
Технология за пръскане на лепило: Използвайте мастиленоструйна глава, за да напръскате лепило едно върху друго, за да залепите 45–150 μm прах. След това обезмасляването и синтероването ще го направят по-здрав. Тази техника може да печата със скорост до 500 cm³/h, което е достатъчно бързо за производство на заготовки за матрици в голям мащаб. Например, докато се правят форми за кутии за потребителска електроника, технологията за пръскане на лепило съкращава времето, необходимо за направата на заготовка от 7 дни на 2 дни и намалява цената на всеки артикул с 60%.
3. Колко добре работи: Добра комбинация от точност, здравина и устойчивост на корозия
Точност на размерите: Прецизността на размерите на 3D печат от неръждаема стомана 316L може да бъде толкова ниска, колкото ± 0,05 mm (за размери между 100 mm и 100 mm), а грапавостта на повърхността Ra е < 3,2 μm. Възможно е да се правят прецизни форми на сложни кухини чрез подобряване на дизайна на носещата структура и настройките за печат. Например отпечатаните на SLM форми за зъбни коронки от титаниева сплав, използвани за направата на матрици за медицински импланти, са с точност до ± 0,02 mm, което е необходимо за клиничните импланти.
Физически свойства: След нагряване, отпечатаните части от неръждаема стомана 316L могат да издържат на якост на опън от 650MPa, граница на провлачване от 480MPa и степен на удължение от 30%. Малката равноосна зърнеста структура, която 3D печатът създава, го прави с 15% по-здрав срещу умора от други материали за коване. След криогенна обработка, животът на умора на DMLS печатни форми, използвани за опаковане на полупроводници, се повиши от 50 000 цикъла на 120 000 цикъла.
Печатните части от неръждаема стомана 316L могат да издържат на корозия по-добре от типичните леярски материали. В 3,5% разтвор на NaCl потенциалът за питинг на части от неръждаема стомана 316L достига +320mV (SCE), което е с 80mV по-голямо от традиционните материали за отливане. Равномерният и плътен оксиден филм, който се образува по време на процеса на печат, му дава предимство по отношение на устойчивост на корозия. 316L неръждаемата стомана може да издържи на силни корозивни газове, които се отделят, когато флуоропластмасата се разпада за дълго време. Животът на матрицата е осем пъти по-дълъг от този на формовъчната стомана DC53.
4. Използване в бизнеса: От правенето на прототипи до създаването на много от тях
Област на аерокосмическата промишленост: За направата на определен тип матрица за коване на дискове на турбини на двигатели, технологията SLM беше използвана за отпечатване на форми от неръждаема стомана 316L, които бяха с 1,2 тона по-леки и с 680 kg по-тежки, като същевременно ги направиха с 25% по-твърди. Промяната на размера на кухината на матрицата е по-малка от 0,02 mm след 5000 термични цикъла на тестване, което отговаря на стандартите за прецизност от авиационен клас.
Индустрия на нови енергийни превозни средства: DMLS технологията отпечатва форми, които комбинират конформни тръби за охлаждаща вода и решетъчни опорни структури. Това прави температурата на матрицата по-равномерна с 40% и намалява количеството на изкривяване в резултата от 0,5% на 0,15%. Формата се използва в широк мащаб, с годишно производство от 100 000 комплекта.
В областта на медицинските изделия: Комбинацията от технология за пръскане на лепило и CNC прецизна обработка позволява бързи промени в формите за ацетабулни чаши от титаниева сплав, използвани за направата на ортопедични форми за импланти. Времето, необходимо за преминаване от дизайна до крайния продукт, е съкратено от 45 дни на 7 дни, което е намалило цената на всяка единица със 70%.