A beszerzési vezetők és a tervezőmérnökök újra és újra ugyanabba a problémába ütköznek. A fogaskerék, a csapágyülés, a szállítószalag-vezető vagy a hidraulikus alkatrész a vártnál gyorsabban kezd elkopni nagy-frekvenciás súrlódás és nagy terhelés hatására. Hirtelen leáll a sor, prémium áron rendelnek vészhelyzeti alkatrészeket, csúszik a gyártási ütemterv. Az iparági adatok szerint a nem tervezett leállások átlagos költsége óránként 260 000 dollár körül mozog a gyártásban, miközben az éves karbantartás rutinszerűen az üzem csereeszközértékének 2–5%-át teszi ki. Ennek nagy része az idő előtti elhasználódásra vezethető vissza. Még mindig a megfelelő anyag kiválasztása a fém 3D nyomtatott alkatrészekhez a tervezési szakaszban a leghatékonyabb módja a veszteségek csökkentésének.
Miért számít a kopásállóság az ipari alkatrészeknél?
Gyakori kopási forgatókönyvek
A nagy-ciklusú hajtóművek, a folyamatosan terhelt csapágyházak, a koptató szállítógörgők és a folyadékkal-kitett hidraulikus szelepek mind a tapadó, a koptató és a dörzsölő kopás keverékével szembesülnek. Amint a felületi anyag elkezd eltűnni, a hézagok megnyílnak, a vibráció megemelkedik és a meghibásodás felgyorsul.
A kopás valós költsége
A cserealkatrész ára csak a látható tipp. A sürgősségi munkaerő, a gyorsított fuvar, az újraindításkor keletkezett selejt, a logisztikai bírságok és a túlórák gyorsan megsokszorozzák a valódi költségeket. A reaktív módban rekedt növények gyakran a 2–5%-os karbantartási-/-eszköz-értéktartomány felső határán vannak. Azok, amelyek korábban tartósabb alkatrészeket határoznak meg, általában közelebb maradnak ahhoz az 1,5–2,5%-os sávhoz, amelyet a világszínvonalú műveletek{10}}céloznak meg.
Fémanyagok a kopásállósághoz képest
Három anyagi család uralja a gyakorlati döntéseketFém 3D nyomtatott alkatrészek.
Rozsdamentes acél
A 316L és a 17{4}}4PH továbbra is az általános ipari felhasználás igáslovai. 316L kiváló korrózióállóságot biztosít, de viszonylag puha marad. 17-4PH hőkezelhető-körülbelül 40 HRC-ig, és jobb szilárdságot biztosít közepesen terhelt felületeken. Mindkettő költséghatékony kiindulópont, ha a környezet vegyi és mechanikai keveréke, nem pedig pusztán erős kopás.
Titánötvözetek
A Ti-6Al-4V kiemelkedő szilárdság-/-arányt és szilárd korróziós teljesítményt biztosít. A keménység jellemzően a feldolgozás után -30-as HRC közepén éri el. Ragyog, ha a súlycsökkentés számít – robotvégfeldolgozók, mobil berendezések konzolok vagy repülőgép-szerelvények –, de a puszta csúszó kopásállóság másodlagos. A magasabb anyagköltség általában olyan alkalmazásokra korlátozza, ahol a tömegmegtakarítás megtérül.
Kobaltkróm és szerszámacélok
A legkeményebb csúszó vagy koptató érintkezés érdekében ezek a választási lehetőségek. A kobalt-króm (CoCrMo) rutinszerűen eléri a 38–55 HRC-t, és a magas kopásállóságot jó korróziós viselkedéssel kombinálja. Az olyan szerszámacélok, mint a H13, A2 vagy D2, 50–60 HRC-ig edzhetők, és a legnagyobb kopásállóságot biztosítják a matricák,{11}}nagy terhelésű fogaskerekek és alakítószerszámok esetében. Amikor az erős súrlódás melletti élettartam az elsődleges követelmény, ezek az ötvözetek a legerősebbekKopásálló 3D nyomtatási anyagmennyiségi gyártásban jelenleg elérhető lehetőségek.
A rangsorolás szempontjából a rozsdamentes acél fedezi a mindennapi terhelést, a titán a könnyű szerkezeti igényeket, a kobalt{0}}króm vagy a szerszámacél pedig a rendkívüli kopási eseteket. A tényleges keménység és élettartam továbbra is a hőkezeléstől, az elért sűrűségtől és a végső felületi minőségtől függ.
Hogyan javítják a sűrű adalékos eljárások a kopási teljesítményt
Bár a Multi Jet Fusion leginkább a nagy-sűrűségű polimer alkatrészekről ismert, ugyanazok a sűrűség-vezérelt elvek vonatkoznak az ipari kopóalkatrészek -lézerpor-ágyas fúziójára és a fém kötőanyag-sugárzására használt fém eljárásokra is. A 99% feletti relatív sűrűség jelentősen csökkenti a porozitást, amely ciklikus terhelés és kopás esetén repedésindítóként működhet. A szabályozott mikrostruktúrák és az opcionális meleg-izosztatikus préselés tovább növeli a felület keménységét és a kifáradási élettartamot.
Összetett belső jellemzők-konform hűtés, rácserősítés vagy topológia-optimalizált terhelési útvonalak-egy darabból is megépíthetők. Ez kiküszöböli a csavaros vagy hegesztett kötéseket, amelyek maguk is kopási pontokká válnak. A Rapid Prototype technológia lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy kinyomtassák a kívánt geometriát, valósághű súrlódási és terhelési teszteket hajtsanak végre, finomítsák a tervezést vagy az anyagokat, és a hagyományos szerszámok megvárása nélkül lépjenek át a gyártási mennyiségekre. A kombináció lerövidíti a fejlesztési ciklusokat, miközben növeli annak esélyét, hogy a végleges Durable Metal Parts 3D Printing Service megoldás megfeleljen az élettartamra kitűzött céloknak.
Ipari MJF nyomtatásönmagában még mindig főként polimer út, de sok gyár használja funkcionális kopásprototípusokhoz vagy mérsékelt -terhelésű polimer vezetőkhöz, mielőtt a fémhez kötné. Az MJF sebessége és izotrópiája praktikus első szűrővé teszi az érvényesítési körben.
Valós-eset: Élettartam meghosszabbítása az anyagmozgató berendezéseken-
Az automatizált anyagmozgató rendszerek{0}}gyártója ismétlődő meghibásodásokkal szembesült a nagy-ciklusú útmutató és a csapágy{2}}tartó szerelvénye során. A hagyományos megmunkált rozsdamentes alkatrészek mindössze három-négy hónapig bírták ki a folyamatos működést, ami gyakori, nem tervezett leállásokat és növekvő alkatrészkészletet eredményezett.
A csapat áttért egy fém 3D-s-nyomtatott kobalt-króm kialakításra, amely a sűrűség és a felületi integritás szempontjából optimalizált folyamatparamétereket tartalmaz. A belső merevítések, amelyek másodlagos összeszerelést igényeltek volna, egy darabból épültek. A következő tizennyolc hónapra vonatkozó helyszíni adatok azt mutatták, hogy az élettartam meghaladta a 18 hónapot ugyanabban a munkaciklusban, a nem tervezett leállások száma ezen az állomáson nagyjából 60%-kal csökkent, és az alkatrészhez kapcsolódó értékesítés utáni beavatkozások-nagyon visszaestek. A nyomtatott alkatrész magasabb egységköltsége az első két cserecikluson belül megtérült.
Iparági elismerés
Jelentős műszaki kiállítások és iparági szövetségek továbbra is bemutatják a fémadalékok gyártását a funkcionális, kopó{0}}kritikus alkatrészekhez. A technológia egyértelműen túllépett a tisztán prototípusgyártáson, és számos ipari alkalmazásban megbízható termelési felhasználásra került.
Hogyan válasszunk megbízható fém 3D nyomtatási gyártót
Kapacitás és felszereltség
Keressen egy fém 3D nyomtatógyártót vagy egyedi fém 3D nyomtatógyárat, amely ipari-léptékű rendszereket üzemeltet, amelyek képesek egyenletes sűrűségre és felületminőségre a prototípustól a gyártási mennyiségig. Az ipari MJF nyomtatási platformokat is üzemeltető beszállítók képesek kezelni a vegyes polimer{4}}és-fém programokat, valamint a mennyiség növekedése esetén a gyors méretezést.
Anyagtanúsítás és minőségi eljárások
Követelje meg a teljes porkövethetőséget, dokumentált folyamatparamétereket, sűrűség- és keménységvizsgálatot, valamint méretellenőrzést. A megismételhető mechanikai tulajdonságokkal rendelkező fém 3D nyomtatási nagykereskedelmi mennyiségek szállításának képessége elválasztja a professzionális gyárakat a tiszta prototípus-gyártó műhelyektől. Egy hozzáértő partner segít kiválasztani a kopásálló 3D nyomtatáshoz a legjobb anyagot az adott terheléshez, környezethez és mennyiséghez, majd gyors prototípusokat szállít a kopásvizsgálathoz, mielőtt nagyobb példányszámban megjelennének.
GYIK
K: Melyik a legkopásállóbb-fém a 3D nyomtatáshoz?
V: A kobalt{0}}krómötvözetek és az edzett szerszámacélok jelenleg a legnagyobb keménységet és kopásállóságot kínálják a széles körben elérhető fém 3D{2}}nyomtatási anyagok közül. A végső választás továbbra is a korróziótól, a súlytól és a költségkorlátoktól függ.
K: Alkalmas-e az MJF-nyomtatás erősen{0}}kopó ipari alkatrészekhez?
V: Az MJF sűrű, izotróp polimer komponenseket gyárt, amelyek jól használhatók a mérsékelt-kopási szerepekhez vagy funkcionális prototípusokként. Az igazán nagy kopású-fémterhelés érdekében a lézerpor-ágyolvasztást vagy a fém kötőanyag-fúvókát részesítjük előnyben. Az MJF gyors-iterációs gondolkodásmódja hasznos marad a korai érvényesítési szakaszban.
K: Milyen gyorsan kaphatok gyors prototípust kopásvizsgálathoz?
V: A megalapozottGyors prototípus technológiamunkafolyamatok, a funkcionális fém prototípusok általában napok vagy két hét alatt állnak rendelkezésre, a geometriától, az anyagból és a befejező szükségletektől függően{0}}sokkal gyorsabban, mint a hagyományos szerszámozási útvonalak.
K: Rendelhetek kopásálló{0}}fém alkatrészeket nagykereskedelmi mennyiségben?
V: Igen. A megalapozott gyártók támogatják mind a kis-mennyiségű egyedi futtatást, mind a fém 3D-nyomtatás nagykereskedelmét, miután a terv és az anyag jóváhagyásra került.
Következő lépés
A korai kopási hibákat nem kell normál működési költségként elfogadni. A megfelelő anyag sűrű adalékanyag-eljárással és megbízható gyártópartnerrel való párosítása meghosszabbíthatja az alkatrészek élettartamát, csökkentheti az állásidőt és stabilizálja az ellátási láncot. Lépjen kapcsolatba a tartós fémalkatrészek 3D nyomtatási szolgáltatójával az alkalmazásra vonatkozó-anyaggal kapcsolatos tanácsokért és egy gyors-prototípus-ajánlatért. Az optimális anyag tervezési szakaszban történő kiválasztása továbbra is a legtisztább módja a kopási problémák megoldásának azok forrásánál.