Vad är utskriftsprestandan för 316L rostfritt stål som vanligtvis används vid formtillverkning?

1. Materialets egenskaper: 316L rostfritt stål (UNS S31603/EN 1.4404) är en typ av austenitiskt rostfritt stål med låg-kolhalt som har korrosionsbeständighet och seghet vid höga temperaturer. Dess nyckelkomponenter inkluderar 16 % till 18 % krom, 10 % till 14 % nickel och 2 % till 3 % molybden. Tillsats av molybden gör materialet mycket mer motståndskraftigt mot grop- och spaltkorrosion, särskilt på platser med kloridjoner. På dessa platser är dess korrosionsbeständighet mer än tre gånger högre än för vanligt 304 rostfritt stål. 316L rostfritt stål kan motstå havsvattenerosion under lång tid, vilket innebär att marintekniska formar gjorda av det kommer att hålla 2 till 3 gånger längre än formar gjorda av andra material.
Dessutom gör den austenitiska strukturen hos 316L rostfritt stål den mycket robust vid höga temperaturer. Dess draghållfasthet kan fortfarande hålla sig över 400 MPa vid 600 grader, vilket är mycket högre än tröskeln på 200 MPa för vanligt formstål. Den här funktionen gör den perfekt för formar som används vid -pressgjutning och varmformning vid höga temperaturer. Formgjutningsformen- för batteripaketet i nya energibilar kan till exempel hantera påverkan av aluminiumvätska i 400 grader. En enda form kan hålla i mer än 80 000 användningar, vilket är 40 % längre än vanliga H13-stålformar.
2. Tryckprocess: använder flera tekniska vägar för att uppfylla behoven för att tillverka formar
Det finns tre huvudsakliga sätt att 3D-skriva 316L rostfritt stål: selektiv lasersmältning (SLM), direkt metalllasersintring (DMLS) och bindemedelssprutning. Var och en har sina egna tekniska funktioner och användningsområden:
SLM-metoden använder en laser med hög-energidensitet för att smälta lager av 15–53 μm sfäriskt pulver. Detta gör delar med en densitet på 99,5 % eller högre. Dess främsta fördel är att den kan skriva ut komplicerade konforma kylkanaler, vilket avsevärt ökar kylningseffektiviteten hos formar. Till exempel, i stora bilpanelformar, gör SLM-tryckta konforma vattenkanaler temperaturen på formen jämnare, från ± 15 grader till ± 3 grader, vilket minskar cykeltiden med 35 %.
DMLS-teknik: använder en laser med lägre energitäthet för att delvis smälta pulver som är 20 till 63 μm tjockt. Detta är bra för att skriva ut stora strukturella delar. Det faktum att den kan göra lätta formar med bikakegallerstrukturer inuti är det som gör den så speciell. Detta gör formarna lättare utan att tappa styrka. I exempelvis flygmotorbladsformar minskar punktmatrisstrukturen som produceras av DMLS formens vikt med 40 % och styvheten med endast 10 %.
Teknik för limsprutning: Använd ett bläckstrålehuvud för att spraya lim ovanpå varandra för att binda 45–150 μm pulver. Sedan, avfettning och sintring av det kommer att göra det starkare. Denna teknik kan skriva ut med en hastighet på upp till 500 cm³/h, vilket är tillräckligt snabbt för att göra formämnen i stor skala. Till exempel, när man tillverkar formar för hushållselektronikfodral, minskar självhäftande sprutteknik tiden det tar att göra ett ämne från 7 dagar till 2 dagar och sänker kostnaden för varje artikel med 60 %.
3. Hur bra det fungerar: En bra blandning av noggrannhet, styrka och motståndskraft mot korrosion
Måttnoggrannhet: Måttprecisionen för 316L rostfritt stål 3D-utskrift kan vara så låg som ± 0,05 mm (för storlekar mellan 100 mm och 100 mm), och ytråheten Ra är < 3,2 μm. Det är möjligt att göra exakta formar av komplexa kaviteter genom att förbättra utformningen av stödstrukturen och tryckinställningarna. Till exempel är SLM-tryckta tandkronformar av titanlegering som används för att göra medicinska implantatformar exakta till inom ± 0,02 mm, vilket är vad som behövs för kliniska implantat.
Fysiska egenskaper: Efter uppvärmning kan 316L tryckta delar av rostfritt stål motstå en draghållfasthet på 650 MPa, en sträckgräns på 480 MPa och en töjningsgrad på 30 %. Den lilla likaxliga kornstrukturen som 3D-utskrift skapar gör den 15 % starkare mot utmattning än andra smidesmaterial. Efter kryogen behandling ökade utmattningslivslängden för DMLS-tryckta formar som används för halvledarpackning från 50 000 cykler till 120 000 cykler.
316L tryckta delar i rostfritt stål tål korrosion bättre än typiska gjutmaterial. I en 3,5 % NaCl-lösning når groppotentialen för 316L rostfria ståldelar +320mV (SCE), vilket är 80mV större än traditionella gjutmaterial. Den enhetliga och täta oxidfilmen som bildas under tryckprocessen ger den ett försprång vad gäller korrosionsbeständighet. 316L rostfritt stål tål starka korrosiva gaser som frigörs när fluorplaster bryts ner under lång tid. Formens livslängd är åtta gånger längre än DC53-formstål.
4. Användning i affärer: Från att göra prototyper till att göra många av dem
Rymdområdet: För att tillverka en viss typ av motorturbinskivsmide användes SLM-teknik för att trycka 316L formar av rostfritt stål som var 1,2 ton lättare och 680 kg tyngre, samtidigt som de gjorde dem 25 % styvare. Formkavitetens storleksändring är mindre än 0,02 mm efter 5000 termiska testcykler, vilket uppfyller precisionsstandarder för flygkvalitet.
Bransch för nya energifordon: DMLS-tekniken trycker formar som kombinerar konforma kylvattenrör och gallerstödstrukturer. Detta gör temperaturen i formen jämnare med 40 % och sänker mängden skevhet i resultatet från 0,5 % till 0,15 %. Formen används i stor skala, med en årlig produktion på 100 000 set.
Inom området för medicinsk utrustning: Kombinationen av adhesiv sprutteknik och CNC-bearbetning möjliggör snabba förändringar av acetabulära skålformar av titanlegering som används för att göra ortopediska implantatformar. Tiden det tar att gå från design till färdig produkt har minskat från 45 dagar till 7 dagar, vilket har sänkt kostnaden för varje enhet med 70 %.