Мениджърите по доставките и инженерите-проектанти се сблъскват със същия проблем отново и отново. Зъбно колело, седло на лагера, водач на конвейер или хидравличен компонент започват да се износват по-бързо от очакваното при високо-честотно триене и големи натоварвания. Изведнъж линията спира, аварийните части се поръчват на премиум цени и производственият график се изплъзва. Данните за индустрията поставят средната цена на непланиран престой близо до 260 000 долара на час в производството, докато годишната поддръжка рутинно е между 2% и 5% от стойността на заместващите активи на завода. Голяма част от тези разходи се дължат на преждевременно износване. Изборът на правилния материал за метални 3D отпечатани компоненти на етапа на проектиране все още е най-ефективният начин за намаляване на тези загуби.
Защо устойчивостта на износване има значение в индустриалните части
Често срещани сценарии за износване
Високо{0}}циклични трансмисионни зъбни колела, непрекъснато натоварени лагерни корпуси, абразивни конвейерни ролки и-изложени на течности хидравлични клапани, всички те са изправени пред смесица от адхезивно, абразивно и фретинг износване. След като повърхностният материал започне да изчезва, хлабините се отварят, вибрациите се повишават и повредата се ускорява.
Реалните разходи за износване
Цената на резервната част е само видимият връх. Спешният труд, бързият транспорт, скрапът, генериран по време на рестартирането, логистичните санкции и извънредният труд бързо умножават истинските разходи. Инсталациите, блокирани в реактивен режим, често се намират в горния край на диапазона от 2–5 % поддръжка-към-актив-. Тези, които уточняват по-трайни компоненти по-рано, са склонни да се приближават до диапазона от 1,5–2,5%, към който са насочени-операции от световна класа.
Метални материали в сравнение за устойчивост на износване
Три материални семейства доминират практически решения заМетални 3D отпечатани компоненти.
Неръждаема стомана
316L и 17-4PH остават работните коне за обща промишлена употреба. 316L предлага отлична устойчивост на корозия, но остава сравнително мек. 17-4PH може да бъде термично-обработен до около 40 HRC и осигурява по-добра здравина за умерено натоварени повърхности. И двете са рентабилни отправни точки, когато средата е смесена от химически и механични, а не чисто висока абразия.
Титанови сплави
Ti-6Al-4V осигурява изключително съотношение-към-тегло и стабилна устойчивост на корозия. Твърдостта обикновено пада в средата на-30-те HRC след обработка. Той блести, когато намаляването на теглото има значение - роботизирани крайни изпълнители, скоби за мобилно оборудване или аерокосмически фитинги - но чистата устойчивост на износване при плъзгане е второстепенна. По-високите разходи за материали обикновено го ограничават до приложения, при които масовото спестяване се изплаща.
Кобалтов хром и инструментални стомани
За най-здравия плъзгащ се или абразивен контакт, това са изборите-. Кобалтов-хром (CoCrMo) рутинно достига 38–55 HRC и съчетава висока устойчивост на износване с добро корозионно поведение. Инструментални стомани като H13, A2 или D2 могат да бъдат закалени над 50–60 HRC и да осигурят най-висока устойчивост на абразия за матрици, зъбни колела с високо-натоварване и инструменти за формоване. Когато животът при силно триене е основното изискване, тези сплави са най-здравитеУстойчив на износване материал за 3D печатопции, налични в момента в масово производство.
От гледна точка на класирането, неръждаемата стомана покрива ежедневните задачи, титанът се справя с нуждите от лека конструкция, а кобалт-хромът или инструменталната стомана поемат случаите на екстремно износване. Действителната твърдост и живот все още зависят от термичната обработка, постигнатата плътност и крайното покритие на повърхността.
Как процесите с плътни добавки подобряват ефективността на износване
Въпреки че Multi Jet Fusion е най-известен с полимерни части с висока{0}}плътност, същите принципи,-задвижвани от плътността, се прилагат за металните процеси, използвани за промишлени износващи се компоненти-лазерно прахообразно-топене на легло и струйно нанасяне на метални свързващи вещества. Относителни плътности над 99 % рязко намаляват порьозността, която може да действа като инициатори на пукнатини при циклично натоварване и износване. Контролираните микроструктури плюс опционалното горещо-изостатично пресоване допълнително повишават повърхностната твърдост и устойчивостта на умора.
Комплексни вътрешни характеристики-конформно охлаждане, решетъчна армировка или топология-оптимизирани пътеки на натоварване-могат да бъдат изградени като отделни части. Това елиминира болтовите или заварени съединения, които сами по себе си се превръщат в точки на износване. Технологията за бърз прототип позволява на инженерите да отпечатат кандидат геометрия, да извършат реалистични тестове за триене и натоварване, да усъвършенстват дизайна или материала и да преминат към производствени обеми, без да чакат традиционни инструменти. Комбинацията съкращава циклите на разработка, като същевременно повишава шансовете окончателното решение за услугата за 3D печат на трайни метални части да изпълни жизнените цели.
Индустриален MJF печатсам по себе си все още е предимно полимерен път, но много фабрики го използват за прототипи за функционално износване или умерено{0}}натоварени полимерни водачи, преди да се ангажират с метала. Скоростта и изотропността на MJF го правят практичен първи филтър в цикъла на валидиране.
Реален-случай: Удължаване на живота на-оборудване за обработка на материали
Производител на автоматизирани-системи за манипулиране на материали се сблъсква с многократни повреди на високо-циклично ръководство и лагер-подпорен възел. Конвенционалните машинно обработени части от неръждаема стомана издържаха само три до четири месеца при непрекъсната работа, генерирайки чести непланирани спирания и нарастващ запас от резервни-части.
Екипът премина към метален 3D-отпечатан дизайн с кобалт-хром с оптимизирани параметри на процеса за плътност и цялост на повърхността. Вътрешните укрепващи елементи, които биха изисквали вторично сглобяване, бяха изградени в едно цяло. Данните от полето през следващите осемнадесет месеца показаха, че експлоатационният живот е удължен над 18 месеца при същия работен цикъл, непланираният престой на тази станция е намалял с приблизително 60 %, а след-продажбените интервенции, свързани с частта, са намалели рязко. По-високата единична цена на печатния компонент беше възстановена в рамките на първите два цикъла на подмяна.
Индустриално признание
Големи технически изложения и индустриални асоциации продължават да демонстрират производството на метални добавки за функционални, критични-за износване части. Технологията очевидно е преминала от чистите прототипи към надеждна производствена употреба за много индустриални приложения.
Как да изберете надежден производител на метален 3D печат
Капацитет и оборудване
Потърсете производител на метален 3D печат или персонализирана фабрика за метален 3D печат, която управлява индустриални-системи с постоянна плътност и качество на повърхността от прототип до производствени обеми. Доставчиците, които също работят с индустриални платформи за печат MJF, могат да се справят със смесени полимерни-и-метални програми и бързо мащабиране, когато обемите нарастват.
Процеси за сертифициране на материали и качество
Изисквайте пълна проследимост на праха, документирани параметри на процеса, тестове за плътност и твърдост и проверка на размерите. Възможността да се доставят количества на едро за метален 3D печат с повтарящи се механични свойства разделя професионалните фабрики от цеховете за чисти прототипи. Способен партньор също така ще ви помогне да изберете най-добрия материал за 3D печат с устойчивост на износване за конкретния товар, среда и обем, с които се сблъсквате, след което ще достави бързи прототипи за тестване на износването, преди да бъдат пуснати по-големи тиражи.
ЧЗВ
Въпрос: Кой е най-устойчивият-на износване метал за 3D печат?
О: Кобалто-хромираните сплави и закалените инструментални стомани понастоящем предлагат най-високата твърдост и устойчивост на абразия сред широко достъпните метални-материали за 3D печат. Окончателният избор все още зависи от корозията, теглото и ценовите ограничения.
Въпрос: MJF печатът подходящ ли е за високо{0}}износващи се индустриални части?
О: MJF произвежда плътни, изотропни полимерни компоненти, които работят добре за роли с умерено{0}}износване или като функционални прототипи. За наистина висока-износоспособност на метала се предпочита лазерно прахообразно-сплавяне на легло или струйно нанасяне на метално свързващо вещество. Нагласата за бързо-итериране на MJF остава полезна в ранния етап на валидиране.
В: Колко бързо мога да получа бърз прототип за тестване на износване?
О: С установениТехнология за бърз прототипработни потоци, функционалните метални прототипи обикновено са достъпни за дни до две седмици, в зависимост от геометрията, материалите и нуждите от довършителни работи-далеч по-бързо от традиционните маршрути за инструменти.
Въпрос: Мога ли да поръчам устойчиви-на износване метални части в количества на едро?
A: Да. Утвърдените производители поддържат както малки{1}}обемни тиражи по поръчка, така и производство на едро с 3D печат на метал, след като дизайнът и материалът са валидирани.
Следваща стъпка
Повредите при ранно износване не трябва да се приемат като нормални експлоатационни разходи. Съчетаването на правилния материал с процес на плътни добавки и надежден производствен партньор може да удължи живота на компонентите, да намали времето за престой и да стабилизира веригата за доставки. Свържете се със специализиран доставчик на услуга за 3D принтиране на издръжливи метални части за-конкретен съвет относно материала и бърза-оферта за прототип. Изборът на оптималния материал на етапа на проектиране остава най-чистият начин за решаване на проблемите с износването при техния източник.