Hogyan válasszunk megfelelő fém 3D nyomtatási anyagokat a formák előállításához?

1. Alkalmazási forgatókönyvek által meghatározott anyagválasztás: változatos fröccsöntési és fröccsöntési igények
A felhasználandó anyagot meghatározó fő tényezők az öntőforma típusa és a felhasználás módja. a különböző folyamatoknak meglehetősen eltérőek az anyagtulajdonságokkal kapcsolatos igényei:
A fröccsöntő szerszámnak képesnek kell lennie az olvadt műanyag magas hőmérsékletének és nyomásának kezelésére. Az anyagnak jól kell vezetnie a hőt, ellenállni a korróziónak és ellenállnia a hőfáradásnak. Például az autó belső öntőformája 316 literes rozsdamentes acélport használ, és a konform hűtővízcsatorna felépítése 120 másodpercről 75 másodpercre lerövidíti a fröccsöntési ciklust, így a hozam 98%-ra nő. A 30 W/(m · K) hővezető képességű XM-7 öntőacél por felgyorsíthatja a termékek lehűlését és elősegítheti a kémiai korróziós marási folyamatot. Ez kielégíti a sekély minták finom feldolgozási igényeit (mélység<0.12mm).
Présöntőforma: Képesnek kell lennie arra, hogy kezelje a magas{0}}hőmérsékletű fémfolyadék eróziót és a hőterhelési ciklusokat. Az anyagnak emellett nagyon tartósnak, kopásállónak és kopásállónak kell lennie, és ellenállónak kell lennie a hő hatására bekövetkező repedésekkel szemben. Az 50–52 HRC hőkezelési keménysége miatt az 1,2709 (18Ni300) martenzites öregített acélpor a legjobb választás alumíniumötvözetből készült présöntőformákhoz. Ennek az anyagnak egy bizonyos autómotor hengerének présöntőformájában való felhasználása 20 000 használatról 60 000 felhasználásra növelte a szerszám élettartamát, és 40%-kal csökkentette a darabonkénti költséget.
Gumi abroncsforma: A mintázattömböknek nagyon pontosnak és kopásállónak kell lenniük, és kezelniük kell a hődeformációt, hogy a termék ne villogjon. A CX (Corrax) rozsdamentes acél porforma nyomtatásához használt SLM technológia akár A2-es szintű polírozási képességet biztosít. Az optimalizált rácstartó rendszernek köszönhetően a forma súlya 30%-kal csökken, és a minta replikáció pontossága 0,01 mm-re nő.
2. Az anyag tulajdonságainak megfeleltetése: Négy fő jelzés szab határt a teljesítménynek.
A formaanyagok teljesítményének értékelésekor négy szempontot kell figyelembe venni: mechanikai tulajdonságok, termikus tulajdonságok, korrózióállóság és folyamatalkalmazhatóság.
A mechanika tulajdonságai: A forma súlytartó képessége a szakítószilárdságán, a folyáshatáron és a szakadási nyúlásán alapul. Például az 1.2709 por szakítószilárdsága 2000 MPa, ami alkalmassá teszi a nagy igénybevétellel járó fröccsöntési szituációkhoz-L por törési nyúlása 45%, ami jobbá teszi a vékony falú fröccsöntő formákhoz, amelyeknek erősnek kell lenniük.
Milyen jól működik melegben: A hűtési hatékonyságot és a méretstabilitást a hővezető képesség és a hőtágulási együttható befolyásolja. Az XM-7 formaacél hővezető képessége 100%-kal magasabb, mint a 316L. Ez nagymértékben lerövidítheti a fröccsöntési ciklust. Az Invar 36 ötvözetet (1,2 × 10⁻⁶/fok hőtágulási együtthatóval) optikai formákhoz használják, hogy ne veszítsék el pontosságukat a termikus deformáció miatt.
Korrózióállóság: Ha védeni szeretne a korrozív műanyagok, például a PVC és a PA ellen, válasszon magas krómkoncentrációjú rozsdamentes acélt. 316Az L por 17% krómot tartalmaz, ami segít a felületek sima tartásában nedves körülmények között, és csökkenti a karbantartási igényt.
Az eljárás alkalmazkodóképessége: A nyomat minőségét befolyásolja a por folyóképessége, oxigéntartalma és gömbszerűsége. Például a 15–53 μm-es részecskeméret-eloszlású porok kiküszöbölhetik a rétegközi hibákat, amelyek akkor fordulnak elő, ha a por egyenetlenül terjed. A 316 literes por ütésállósága 100 PPM alatti oxigénszinttel 44%-kal magasabb, mint a hagyományos anyagoké, ami nagymértékben meghosszabbítja a forma élettartamát.
3. A folyamat alkalmazkodóképessége: együttműködés a berendezések és az utófeldolgozás{1}}javításán
Az anyagok kiválasztását gondosan össze kell hangolni a nyomtatási folyamattal és az utófeldolgozás{0}}folyamatával:
A berendezések kompatibilitása: A különböző fém 3D nyomtatási technológiákhoz különböző anyagokra van szükség. Az SLM-eljárás jól működik olyan anyagokkal, amelyek magas olvadásponttal rendelkeznek, például titánötvözetek és 1.2709. A kötőanyag-sugárzó módszer jobban működik az olcsó vas{3}}alapú porokkal. Egy bizonyos cég például ZY6061 alumíniumötvözet port gyártott, amely stabilan nyomtatható EOS M290 berendezésre a részecskeméret-eloszlás és a folyóképesség javításával. Ez megoldja a repedés problémáját a hagyományos 6-os sorozatú alumíniumötvözetek esetében.
A hőkezelés módja: A maradék feszültség megszabadulása és mikroszerkezetük javítása érdekében a nyomtatott anyagokat melegíteni kell. A 17-4PH rozsdamentes acélpor keménysége 480 fokos öregítés után elérheti a 42 HRC-t, ami szintén megszabadul a nyomtatási repedésektől. Az XM-7 formaacél ütésállósága fokozatos kioltási eljárással 20 J/cm²-re növelhető, miközben a keménysége 30 HRC marad.
Felületkezelés: Attól függően, hogy mire való az öntőforma, választhat galvanizálást, homokfúvást vagy vegyi polírozást. Például a cipőformáknál nano galvanizálást kell alkalmazni a tükörhatás eléréséhez, a fröccsöntőformáknak pedig homokfúvást kell használniuk, hogy a felület érdesebb legyen és könnyebben eltávolítható legyen.
4. Gazdasági elemzés: a költségek kontrollálása a teljes életciklus alatt
Az anyagválasztás során kompromisszumot kell kötni a teljesítmény és a költségek között, és a teljes életciklus értékelését kell alkalmazni a költségek csökkentése és a hatékonyság növelése érdekében:
Anyagköltség: A csúcskategóriás anyagok között nagy árkülönbség van-. Az 1,2709-es por egységára körülbelül 800 jüan/kg, ami háromszorosa a 316L (260 jüan/kg) árának. Azonban háromszor tovább bírja, mint a hagyományos H13-as acél, és összességében olcsóbb. Az "alap-oltás" eljárással nagy teljesítményű anyagokat lehet nyomtatni a hagyományos öntőacél alapra, kis{10}}gyártáshoz. Ez csökkenti a felhasznált anyag mennyiségét.
Milyen jól működik a gyártás: A nagy hővezető képességű anyagok felgyorsíthatják a fröccsöntési ciklusokat és jobban kihasználhatják a berendezéseket. Az XM-7 por használata egy bizonyos, többüregű orvosi szerszámban 45 másodpercről 30 másodpercre csökkentette az egyik komponens elkészítéséhez szükséges időt. A penész értéke évente több mint 2 millió jüannal nőtt.
Karbantartási költségek: A nem korrodáló anyagok miatt ritkábban kell tisztítani őket. 316Az L formák még nedves körülmények között is meg tudják tartani sík felületüket, ami 60%-kal csökkenti a karbantartási költségeket a hagyományos P20-as acélhoz képest.