Hur väljer man lämpligt material för 3D-utskrift av metall för att producera formar?

1. Materialval bestäms av applikationsscenarier: varierande behov för formsprutning och pressgjutning
De viktigaste faktorerna som avgör materialet som ska användas är typen av mögel och hur den kommer att användas. olika processer har ganska olika behov av materialegenskaper:
En formsprutningsform behöver kunna hantera den höga temperaturen och trycket hos smält plast. Materialet ska kunna leda värme bra, motstå korrosion och motstå termisk utmattning. Till exempel använder bilinredningsformen 316L rostfritt stålpulver, och konstruktionen av en konform kylvattenkanal förkortar formsprutningscykeln från 120 sekunder till 75 sekunder, vilket höjer utbytet till 98%. XM-7 formstålpulver, som har en värmeledningsförmåga på 30W/(m · K), kan påskynda nedkylningen av produkter och främja den kemiska korrosionsbitningsprocessen. Detta möter de fina bearbetningsbehoven för grunda mönster (djup<0.12mm).
Pressgjutningsform: Den måste klara av-hög temperatur vätskeerosion och termiska spänningscykler. Materialet måste också vara mycket slitstarkt,-nötningsbeständigt och motståndskraftigt mot sprickbildning från värme. På grund av sin värmebehandlingshårdhet på 50–52HRC har 1,2709 (18Ni300) martensitiskt åldrat stålpulver blivit det bästa valet för pressgjutformar av aluminiumlegeringar.- Genom att använda detta material i formgjutningen- av en viss bilmotorcylinder har formens livslängd förlängts från 20 000 användningar till 60 000 användningar och sänkt kostnaden per styck med 40 %.
Däckform av gummi: Mönsterblocken måste vara mycket exakta och motståndskraftiga mot slitage, och de måste hantera värmedeformation för att förhindra att produkten blinkar. SLM-tekniken som används för att trycka CX (Corrax) pulverform av rostfritt stål ger den en poleringsförmåga på upp till A2-nivå. Formens vikt minskas med 30 % tack vare ett optimerat gitterstödsystem, och noggrannheten i mönsterreplikeringen förbättras till inom 0,01 mm.
2. Matcha materialets egenskaper: Fyra huvudindikationer sätter gränserna för prestanda.
Fyra aspekter måste beaktas vid utvärdering av formmaterialens prestanda: mekaniska egenskaper, termiska egenskaper, korrosionsbeständighet och processanpassningsförmåga.
Mekanikens egenskaper: Formens förmåga att hålla vikt baseras på dess draghållfasthet, sträckgräns och brottöjning. Till exempel har 1.2709-pulver en draghållfasthet på 2000 MPa, vilket gör det bra för-gjutningssituationer med mycket stress. 316L-pulver har en brottförlängning på 45 %, vilket gör det bättre för tunna-väggiga formsprutningsformar som måste vara starka.
Hur bra fungerar det i värmen: Kylningseffektiviteten och dimensionsstabiliteten påverkas av värmeledningsförmågan och värmeutvidgningskoefficienten. XM-7 formstål har en värmeledningsförmåga som är 100 % högre än 316L. Detta kan avsevärt förkorta formsprutningscykeln. Invar 36-legering (med en termisk expansionskoefficient på 1,2 × 10⁻⁶/grad) används för optiska formar för att förhindra att de tappar noggrannhet på grund av termisk deformation.
Korrosionsbeständighet: Om du vill skydda dig mot korrosiva plaster som PVC och PA, välj rostfritt stål med hög kromkoncentration. 316L-pulver har 17 % krom, vilket hjälper till att hålla ytor släta under fuktiga förhållanden och minskar behovet av underhåll.
Processens anpassningsförmåga: Kvaliteten på trycket påverkas av pulvrets flytbarhet, syrehalt och sfäricitet. Till exempel kan pulver med en partikelstorleksfördelning på 15–53 μm eliminera mellanskiktsfel som uppstår när pulver sprids ojämnt. Slagsegheten hos 316L pulver med en syrenivå på mindre än 100PPM är 44% högre än för vanliga material, vilket avsevärt förlänger formens livslängd.
3. Processens anpassningsförmåga: arbeta tillsammans för att förbättra utrustning och efter-bearbetning
Valet av material måste noggrant samordnas med tryckprocessen och flödet av efter-bearbetning:
Utrustningskompatibilitet: Olika 3D-utskriftstekniker av metall behöver olika material. SLM-processen fungerar bra med material som har en hög smältpunkt, såsom titanlegeringar och 1,2709. Tillvägagångssättet med bindemedelssprutning fungerar bättre med billiga järn-baserade pulver. Till exempel tillverkade ett visst företag ZY6061 aluminiumlegeringspulver som kan tryckas stabilt på EOS M290-utrustning genom att förbättra fördelningen av partikelstorlek och flytbarhet. Detta löser problemet med sprickbildning i vanliga 6-serie aluminiumlegeringar.
Hur man värmebehandlar: För att bli av med kvarvarande spänningar och förbättra deras mikrostruktur måste tryckta material värmas upp. Hårdheten hos 17-4PH rostfritt stålpulver kan nå 42HRC efter att ha åldrats vid 480 grader, vilket också blir av med trycksprickor. Slagsegheten hos XM-7 formstål kan ökas till 20J/cm² med en graderad härdningsprocedur, medan dess hårdhet stannar vid 30HRC.
Ytbehandling: Beroende på vad formen är till för kan du välja galvanisering, sandblästring eller kemisk polering. Till exempel måste skoformar använda nanogalvanisering för att få en spegeleffekt, och formgjutningsformar- måste använda sandblästring för att göra ytan grövre och lättare att ta bort.
4. Ekonomisk analys: kontroll av kostnader över hela livscykeln
Materialvalet måste göra en kompromiss mellan prestanda och kostnad, och utvärdering av hela livscykeln måste användas för att sänka kostnaderna och förbättra effektiviteten:
Materialkostnad: Det är stor skillnad i pris mellan högklassiga-material. Enhetspriset för 1,2709 pulver är cirka 800 yuan/kg, vilket är tre gånger priset på 316L (260 yuan/kg). Det kan dock hålla tre gånger längre än vanligt H13-stål och är totalt sett billigare. Proceduren för "basympning" kan användas för att trycka hög-material på traditionella formstålbaser för små{10}}produktion. Detta minskar mängden material som används.
Hur bra tillverkning fungerar: Material med hög värmeledningsförmåga kan påskynda formsprutningscyklerna och utnyttja utrustningen bättre. Att använda XM-7-pulver i en viss medicinsk form med flera hålrum har minskat tiden det tar att tillverka en komponent från 45 sekunder till 30 sekunder. Formens värde har ökat med mer än 2 miljoner yuan per år.
Underhållskostnad: Material som inte korroderar kan göra det mindre ofta att du behöver rengöra dem. 316L-formar kan hålla sina plana ytor även under fuktiga förhållanden, vilket minskar underhållskostnaderna med 60 % jämfört med vanligt P20-stål.