Hvordan velge passende metall 3D-utskriftsmaterialer for å produsere former?

1. Materialvalg bestemt av bruksscenarier: varierte behov for sprøytestøping og trykkstøping
Hovedfaktorene som bestemmer materialet som skal brukes, er typen form og hvordan den skal brukes. forskjellige prosesser har ganske forskjellige behov for materialegenskaper:
En sprøytestøpeform må kunne håndtere den høye temperaturen og trykket til smeltet plast. Materialet skal kunne lede varme godt, motstå korrosjon og tåle termisk tretthet. For eksempel bruker bilinteriørformen 316L rustfritt stålpulver, og konstruksjonen av en konform kjølevannskanal forkorter sprøytestøpesyklusen fra 120 sekunder til 75 sekunder, og øker utbyttegraden til 98%. XM-7 formstålpulver, som har en termisk ledningsevne på 30W/(m · K), kan fremskynde nedkjølingen av produkter og fremme den kjemiske korrosjonsbiteprosessen. Dette møter de fine behandlingsbehovene til grunne mønstre (dybde<0.12mm).
Pressstøpeform: Den må kunne håndtere høy-temperatur metallvæskeerosjon og termiske spenningssykluser. Materialet må også være svært slitesterkt,-slitasjebestandig og motstandsdyktig mot sprekker fra varme. På grunn av sin varmebehandlingshardhet på 50–52HRC, har 1.2709 (18Ni300) martensittisk aldret stålpulver blitt det beste valget for støpeformer av aluminiumlegeringer.- Ved å bruke dette materialet i støpeformen- til en bestemt bilmotorsylinder har støpeformens levetid forlenget fra 20 000 bruk til 60 000 bruk og redusert kostnaden per stykke med 40 %.
Gummidekkform: Mønsterblokkene må være veldig presise og motstandsdyktige mot slitasje, og de må håndtere varmedeformasjon for å forhindre at produktet blinker. SLM-teknologien som brukes til å skrive ut CX (Corrax) rustfritt stål pulverform gir den en poleringsevne på opptil A2-nivå. Formens vekt kuttes med 30 % takket være et optimert gitterstøttesystem, og nøyaktigheten av mønsterreplikering er forbedret til innenfor 0,01 mm.
2. Matching av materialets egenskaper: Fire hovedindikasjoner setter grenser for ytelse.
Fire aspekter må tas i betraktning når man evaluerer ytelsen til formmaterialer: mekaniske kvaliteter, termiske egenskaper, korrosjonsbestandighet og prosess-tilpasningsevne.
Egenskaper til mekanikk: Formens evne til å holde vekt er basert på dens strekkfasthet, flytestyrke og forlengelse ved brudd. For eksempel har 1.2709-pulver en strekkstyrke på 2000 MPa, noe som gjør det godt for-støpesituasjoner med mye stress. 316L-pulver har en bruddforlengelse på 45 %, noe som gjør det bedre for tynnveggede-injeksjonsformer som må være sterke.
Hvor godt fungerer det i varmen: Kjøleeffektiviteten og dimensjonsstabiliteten påvirkes av den termiske ledningsevnen og den termiske ekspansjonskoeffisienten. XM-7 formstål har en termisk ledningsevne som er 100 % høyere enn 316L. Dette kan i stor grad forkorte sprøytestøpesyklusen. Invar 36-legering (med en termisk ekspansjonskoeffisient på 1,2 × 10⁻⁶/grad) brukes til optiske støpeformer for å forhindre at de mister nøyaktighet på grunn av termisk deformasjon.
Korrosjonsbestandighet: Hvis du vil beskytte mot korrosiv plast som PVC og PA, velg rustfritt stål med høy kromkonsentrasjon. 316L-pulver har 17 % krom, noe som bidrar til å holde overflater glatte under fuktige forhold og reduserer behovet for vedlikehold.
Prosessens tilpasningsevne: Kvaliteten på utskriften påvirkes av pulverets flytbarhet, oksygeninnhold og sfærisitet. For eksempel kan pulver med en partikkelstørrelsesfordeling på 15–53 μm eliminere mellomlagsfeil som oppstår når pulveret spres ujevnt. Slagfastheten til 316L pulver med et oksygennivå på mindre enn 100PPM er 44% høyere enn for vanlige materialer, noe som i stor grad forlenger formens levetid.
3. Prosessens tilpasningsevne: samarbeide for å forbedre utstyr og etter-behandling
Valget av materialer må være nøye koordinert med utskriftsprosessen og flyten av etter-behandling:
Kompatibilitet av utstyr: Ulike 3D-utskriftsteknologier av metall trenger forskjellige materialer. SLM-prosessen fungerer godt med materialer som har et høyt smeltepunkt, slike titanlegeringer og 1,2709. Bindemiddelstrålemetoden fungerer bedre med billige jernbaserte-pulvere. For eksempel laget et bestemt selskap ZY6061 aluminiumslegeringspulver som kan trykkes stabilt på EOS M290-utstyr ved å forbedre fordelingen av partikkelstørrelse og flytbarhet. Dette løser problemet med sprekker i vanlige 6-serie aluminiumslegeringer.
Hvordan varmebehandle: For å bli kvitt gjenværende spenning og forbedre mikrostrukturen deres, må trykte materialer varmes opp. Hardheten til 17-4PH rustfritt stålpulver kan nå 42HRC etter å ha blitt eldet ved 480 grader, noe som også kvitter seg med trykksprekker. Slagseigheten til XM-7 formstål kan økes til 20J/cm² ved hjelp av en gradert bråkjølingsprosedyre, mens hardheten forblir på 30HRC.
Overflatebehandling: Avhengig av hva formen er til, kan du velge galvanisering, sandblåsing eller kjemisk polering. For eksempel må skoformer bruke nanogalvanisering for å få en speileffekt, og-støpeformer må bruke sandblåsing for å gjøre overflaten grovere og lettere å fjerne.
4. Økonomisk analyse: kontroll av kostnader over hele livssyklusen
Materialvalg må inngå et kompromiss mellom ytelse og kostnad, og hele livssyklusevaluering må brukes for å senke kostnader og øke effektiviteten:
Materialkostnader: Det er stor forskjell i pris mellom-kvalitetsmaterialer. Enhetsprisen på 1,2709 pulver er omtrent 800 yuan/kg, som er tre ganger prisen på 316L (260 yuan/kg). Den kan imidlertid vare tre ganger lenger enn vanlig H13-stål og er totalt sett billigere. "Basispoding"-prosedyren kan brukes til å skrive ut-materialer med høy ytelse på tradisjonelle støpestålbaser for produksjon i liten{10}}skala. Dette reduserer mengden materiale som brukes.
Hvor godt fungerer produksjon: Materialer med høy varmeledningsevne kan øke hastigheten på sprøytestøpesykluser og utnytte utstyret bedre. Bruk av XM-7-pulver i en bestemt medisinsk form med flere hulrom har redusert tiden det tar å lage én komponent fra 45 sekunder til 30 sekunder. Formens verdi har økt med mer enn 2 millioner yuan i året.
Vedlikeholdskostnader: Materialer som ikke korroderer kan gjøre det sjeldnere at du trenger å rengjøre dem. 316L-former kan holde flate overflater selv under fuktige forhold, noe som reduserer vedlikeholdskostnadene med 60 % sammenlignet med vanlig P20-stål.