Tista' l-ebusija tal-forom tal-istampar 3D tal-metall tissodisfa r-rekwiżiti għall-produzzjoni ta'-qawwa għolja?

1. L-għażla tal-materjal it-tajjeb: Appoġġ tal-qiegħ magħmul minn trab tal-metall b'ebusija għolja
Il-materjal innifsu jiddetermina kemm il-forom tal-istampar 3D tal-metall iebsin huma. Azzar tal-għodda, azzar li ma jissaddadx, ligi iebsin, u ligi speċjali huma l-aktar materjali komuni għall-forom tal-istampar 3D bħalissa. Għandhom firxa ta 'ebusija ta' HRC 20 sa 70, li jfisser li jistgħu jintużaw f'varjetà ta 'sitwazzjonijiet.
L-azzar tal-għodda, bħal H13 u A2, għandu ebusija ta 'HRC 40-60 wara trattament bis-sħana. Hija robusta u reżistenti għall-ilbies, u tagħmilha tajba għal-sitwazzjonijiet ta' stress għoli bħal forom ta' die-ikkastjar u forom tal-forġa bis-sħana. Pereżempju, kumpanija li tagħmel partijiet tal-karozzi timpjega forom tal-azzar H13 stampati 3D li huma HRC 52 iebsin wara t-trattament bis-sħana. Dawn il-forom jaħdmu tajjeb daqs il-forom tradizzjonali tal-forġa u jdumu tliet darbiet itwal.
L-istainless steel 316L għandu ebusija ta 'madwar HRC 20–30, iżda bl-aġġustament tas-settings tal-istampar u l-ipproċessar ta' wara-, l-ebusija tiegħu tista 'titla' għal aktar minn HRC 40 filwaqt li tkun għadha reżistenti ħafna għall-korrużjoni. Dan jagħmilha tajba għal żoni fejn l-iġjene hija importanti ħafna, bħall-ippakkjar tal-ikel u l-apparat mediku.
Liga iebsa: WC Co (kobalt tal-karbur tat-tungstenu) huwa materjal tipiku għal sitwazzjonijiet ta 'xedd estremi bħall-imut tal-ippanċjar u l-imut tat-tpinġija. Għandu ebusija sa HRC 55–70 u huwa aktar minn 10 darbiet aktar reżistenti għall-ilbies-mill-azzar tal-għodda. Ċerta kumpanija li tagħmel partijiet elettriċi timpjega forom ta' liga b'saħħithom stampati 3D- biex tirdoppja l-frekwenza tal-ippanċjar, minn 500,000 darba għal 2 miljun darba.
3D printing can make fine-grained structures in special alloys like Inconel 718 nickel-based alloy. These structures are 20% harder than those made by traditional casting. They also stay strong at high temperatures (strength retention rate>90% f'650 grad), u huwa għalhekk li jintużaw ħafna f'forom għal diski tat-turbini tal-magni tal-avjazzjoni.
2. Ottimizzazzjoni tal-proċess: kontroll preċiż minn "stampar" għal "formazzjoni"
L-ebusija tal-metall Mhux biss il-materjal iżda wkoll il-ġestjoni eżatta tal-parametri tal-proċess huma importanti għall-istampar 3D. Pereżempju, it-teknoloġija tat-tidwib selettiv bil-lejżer (SLM) iżżid l-ebusija billi tottimizza l-parametri importanti li ġejjin:
Control of energy density: The quality of the molten pool is directly affected by the strength of the laser, the speed of the scan, and the size of the spot. When the energy density is low, the material may become more porous (15% less hard when>1%), u meta jkun għoli, jista 'jixxaqqaq. Studju juri li meta l-istampar tal-istainless steel 316L b'qawwa tal-lejżer ta '150W u veloċità tal-iskannjar ta' 800mm/s, il-porożità tibqa 'taħt 0.3% u l-ebusija tilħaq HRC 38, li hija kważi l-istess bħal dik tal-forġa.
Qawwa tat-twaħħil tas-saff ta 'bejn is-saffi: Tista' ssir rabta metallurġika qawwija bejn is-saffi billi jinbidlu l-proċeduri tal-iskannjar (tali skanjar ta 'chequerboard u skanjar tal-gżejjer) u l-ħxuna tas-saff (20-50 μ m). Pereżempju, ċertu negozju tal-avjazzjoni jistampa forom tax-xafra tat-turbini Ti6Al4V bi ħxuna ta 'saff ta' 30 μm u saħħa ta 'twaħħil ta' bejn is-saffi ta '450MPa, li hija 20% aktar b'saħħitha minn metodi preċedenti.
Setting the cooling rate: Rapid cooling (>10 ^ 4 grad /s) jistgħu joħolqu struttura ta' qamħa-fin (bħal martensite) li tagħmel il-materjal ħafna aktar diffiċli. Bl-użu tat-teknoloġija L-PBF, it-tim tal-Università tal-Belt ta 'Hong Kong stampat liga Al Mg Mn Sc Zr. Huma użaw il-mekkaniżmu ta 'tisħiħ nano twin biex jgħollu s-saħħa tar-rendiment għal 656MPa filwaqt li jżommu d-duttilità fi 12%.
3. Teknoloġija ta' wara-ipproċessar: l-aħħar pass biex l-ebusija ssir aħjar
L-istampar 3D mhuwiex it-tmiem; it-teknoloġija ta' wara-ipproċessar hija l-aktar parti importanti biex il-forom isiru aktar diffiċli.
Trattament bis-sħana: tibdel l-istruttura tal-kannizzata permezz ta 'ttemprar, tkessiħ, jew tixjiħ. Per eżempju, wara li tkun qed tixjieħ f'480 grad, l-ebusija ta 'moffa ta' l-azzar li qed tixjieħ martensitiku 18Ni300 stampat 3D marret minn HRC 38 għal HRC 52. Dan ħeles mill-istress residwu u għamilha inqas probabbli li titfarrku.
Biex tagħmel il-wiċċ aktar diffiċli, tista 'tuża shot peening, nitriding, jew kisi bil-lejżer. Ċertu fabbrikant tal-moffa tal-ikkastjar die-uża shot peening għall-istampar 3D tal-forom tal-azzar H13. Dan għamel il-wiċċ aktar diffiċli (minn HRC 50 sa HRC 58) u għamilhom 40% aktar reżistenti għall-ilbies.
Pressjoni iżostatika sħuna (HIP): Bl-użu ta 'pressjoni għolja (100-200 MPa) u temperatura għolja (900-1200 grad) biex teħles mill-pori interni u tikseb id-densità tal-materjal qrib il-100%. Il-moffa Inconel 718 li ġiet ittrattata bil-HIP hija 30% aktar diffiċli u ddum ħames darbiet itwal mill-moffa li ma ġietx ittrattata.
4. Użu industrijali: ittestjar mil-laboratorju sal-linja tal-manifattura
Il-benefiċċju tal-ebusija tal-forom tal-istampar 3D tal-metall ġie kkonfermat f'diversi oqsma:
GE Aviation tuża forom taż-żennuna tal-karburant Inconel 718 stampati 3D b'ebusija ta 'HRC 45. Dawn il-forom huma 15% eħfef minn kkastjar standard u jistgħu jimmaniġġjaw temperaturi u pressjonijiet għoljin.
Nagħmlu l-karozzi: BMW Group jagħmel blokki taċ-ċilindri tal-magni tal-liga tal-aluminju bl-użu ta 'forom tal-azzar u għodod tal-istampar 3D. L-ebusija tal-moffa hija HRC 50, u ddum aktar minn 100,000 darba, li tnaqqas l-ispiża ta 'kull biċċa b'40%.
Johnson & Johnson timpjega forom tal-impjanti ortopediċi ta' liga tal-kromju tal-kobalt stampati 3D-li huma HRC 60 iebsa u Ra<0.2 μ m rough on the surface. These moulds meet both biocompatibility and wear resistance standards.