آیا می توان از مواد مختلف چاپ فلز برای تعمیر قالب استفاده کرد؟

1. سازگاری با عملکرد مواد: از تعمیر یک چیز تا بهبود عملکرد آن
کارهای اصلی که برای تعمیر قالب باید انجام شود این است که دوباره از نظر هندسی درست شود، در برابر سایش و پارگی، خوردگی و عمر خستگی حرارتی مقاوم‌تر شود. مواد مختلف چاپ فلز را می توان با تغییر ترکیب و بهبود فرآیند چاپ برای عملکردهای مختلف تعمیر سفارشی کرد.
سری فولاد ضد زنگ: گزینه ای مقرون به صرفه برای تمام تعمیرات
فولاد ضد زنگ 316L یکی از محبوب ترین مواد برای تعمیر قالب است زیرا مقاوم و مقاوم در برابر زنگ زدگی است. دارای یک پنجره چاپ بزرگ است، به راحتی می تواند به انرژی لیزر پاسخ دهد و بافتی که چاپ می کند ضخیم است. برای تثبیت قالب هایی که باید بسیار تمیز باشند، از جمله قالب هایی که برای بسته بندی مواد غذایی و ساخت پوسته برای لوازم خانگی استفاده می شوند، به خوبی کار می کند. به عنوان مثال، شرکتی که لوازم خانگی تولید می کند، از چاپ سه بعدی فولاد ضد زنگ 316L برای تعمیر سطح جداکننده قالب های تزریق استفاده کرد. لایه تعمیر و زیرلایه دارای استحکام پیوند متالورژیکی 450 مگاپاسکال بودند و مقاومت در برابر خوردگی یون کلرید سه برابر بهتر از آبکاری استاندارد بود. مدت زمانی که برای رفع مشکل نیاز است از 7 روز به 48 ساعت کاهش یافت.
فولاد سخت‌کننده رسوبی مارتنزیتی 17-4PH برای پیر شدن آن عمل‌آوری می‌شود که باعث می‌شود فازهای تقویتی رسوب کنند. دارای سختی HRC45-55 است و برای تعمیر لبه قالب های فشار قوی مناسب است. این ماده توسط یک قطعه ساز خاص خودرو برای تعمیر قالب های محدب پیشرونده استفاده می شود که باعث می شود 200000 برابر بیشتر دوام بیاورند و هزینه تعمیر یک قطعه را تا 60 درصد کاهش دهد.
Tool Steel Series: یک گام بزرگ در عملکرد در محیط های گرم
از آنجایی که می تواند خستگی حرارتی را تحمل کند و سخت شود، فولاد قالب داغ H13 اغلب برای تعمیر قالب های قالب{1}}ریخته گری استفاده می شود. در تعمیرات سنتی، فولاد H13 باید اندازه دانه های خود را با آهنگری و عملیات حرارتی کنترل کند. از طرف دیگر، در چاپ سه بعدی، فناوری رسوب انرژی هدایت شده (DED) می تواند به طور مستقیم ساختارهای دانه کوچک (ASTM درجه 8{10}}10) ایجاد کند. از چاپ سه بعدی فولاد H13 برای تثبیت هسته قالب ریخته گری برای بلوک سیلندر موتور استفاده شد. عمر خستگی حرارتی لایه تعمیر 12000 برابر بیشتر از جوشکاری معمولی بود. نیازی به عملیات حرارتی بیشتر ندارد که زمان تحویل را به نصف کاهش می دهد.
فولاد ابزار D2 دارای محتوای کربن و کروم بالا (C 1.5٪، کروم 12٪) و سختی Rockwell HRC60 یا بالاتر است. برای تثبیت لبه برش قالب های مهر زنی سرد خوب است. یکی از سازندگان اتصال دهنده های الکترونیکی از چاپ سه بعدی فولادی D2 برای تعمیر قالب های مهر زنی دقیق استفاده کرد. پس از تعمیر، ارتفاع سوراخ از 0.05 میلی متر به 0.01 میلی متر کاهش یافت و میزان گواهینامه محصول از 92٪ به 98٪ افزایش یافت.
سری آلیاژی{0}}در دمای بالا: تضمین عملکرد حتی در بدترین شرایط کاری
آلیاژهای{0}}در دمای بالا{1}} مبتنی بر نیکل، مانند Inconel 718، در 650 درجه مستحکم می‌مانند و می‌توان از آنها برای تعمیر قالب‌های تیغه‌های موتور هواپیما و آهنگری با دمای{4} بالا استفاده کرد. Inconel 718 احتمالاً در طول تعمیرات سنتی به دلیل ترک حرارتی از کار می افتد. با این حال، پرینت سه بعدی می‌تواند با تغییر تاکتیک‌های اسکن (مانند چرخش بین لایه‌ای 67 درجه) و چگالی انرژی (80-100J/mm³)، تشکیل کریستال‌های ستونی را متوقف کرده و نرخ ترک را زیر 0.1% نگه دارد. یک سازنده هوانوردی از Inconel 718 برای تعمیر قالب‌های دیسک‌های توربین استفاده کرد. پس از 620 درجه / 10000 سیکل حرارتی، لایه تعمیر ترک نخورد و عمر قالب به سه برابر قالب اصلی افزایش یافت.
سری آلیاژ مس: یک گزینه سفارشی برای خلاص شدن سریع از گرما
آلیاژهای مس، مانند CuCrZr، برای تثبیت سیستم های خنک کننده قالب عالی هستند زیرا می توانند گرما را به خوبی با رسانایی حرارتی 200-300 W/(m · K) هدایت کنند. به دلیل محدودیت‌های ساختاری، کانال آب خنک‌کننده در فرآیندهای حفاری سنتی احتمالاً به‌طور ناهموار سرد می‌شود. با پرینت سه بعدی، می توانید بلافاصله یک کانال خنک کننده منسجم ایجاد کنید. یک قالب سپر خودرو با چاپ سه بعدی آلیاژ CuCrZr ثابت شد. این باعث شد مدار آب خنک کننده 40 درصد بهتر کار کند، زمان ساخت یک قطعه را از 18 ثانیه به 12 ثانیه کاهش داد و مصرف انرژی را تا 22 درصد کاهش داد.
2. سازگاری فرآیند: از تعمیر تک تا ساخت کامپوزیت
مزیت اصلی قالب های تعمیر چاپ سه بعدی فلزی این است که به اندازه کافی انعطاف پذیر هستند تا امکان کنترل دقیق عملکرد تعمیر را از طریق طراحی مشترک مواد، تکنیک ها و سازه ها فراهم کنند.
ذوب انتخابی لیزری (SLM): یک فناوری استاندارد برای تعمیر با دقت بالا
فناوری SLM از نقاط لیزری با عرض 25 تا 50 میکرومتر برای رفع ایرادات بسیار کوچک از جمله قالب‌های دقیق استفاده می‌کند. هنگام تعمیر قالب بسته بندی نیمه هادی، از فناوری SLM برای چاپ یک لایه تعمیر فولادی 17-4PH با ضخامت 0.05 میلی متر با دقت ابعادی 0.02 ± و زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.8 میکرومتر استفاده شد. پس از تثبیت، قالب می تواند مستقیماً بدون نیاز به پرداخت مجدد وارد تولید شود.
ذوب پرتو الکترونی (EBM): روشی جدید برای رفع{0}آلیاژهای با دمای بالا به سرعت و به آسانی
تکنیک EBM از پرتوهای الکترونی به عنوان منبع گرما برای ساخت سریع نمونه های اولیه از موادی مانند مس و تیتانیوم استفاده می کند که نور را به خوبی در خلاء منعکس می کند. برای تعمیر قالب برای محفظه احتراق موتور موشک، از فناوری EBM برای چاپ کانال های خنک کننده آلیاژ CuCrZr استفاده شد. این کار با سرعت 200 سانتی‌متر در ساعت انجام شد که پنج برابر سریع‌تر از فناوری SLM است. لایه تعمیری دارای چگالی 99.9 درصد و رسانایی حرارتی مشابه با فورجینگ بود.
رسوب مستقیم انرژی (DED): رفع سریع قالب های بزرگ
فناوری DED امکان تعمیر سریع قالب های بزرگ را با تغذیه همزمان پودر فراهم می کند. برای تثبیت تجهیزات عظیمی مانند قالب-ریخته گری و قالب های آهنگری خوب عمل می کند. فناوری DED برای چاپ یک لایه تعمیری از فولاد H13 در سطح 0.5 متر مربع روی قالب آهنگری برای یاتاقان توربین بادی استفاده شد. زمان رفع مشکل از 15 روز به 72 ساعت کاهش یافت و استحکام باند بین لایه تعمیر و زیرلایه به 500 مگاپاسکال رسید که برای تنظیمات آهنگری با فشار بالا-نیاز است.
3. استفاده در تجارت: از تعمیر چیزهای موجود در منطقه تا مدیریت کل چرخه زندگی
فناوری تعمیر پرینت سه بعدی فلزی از تعمیر یک قالب به مدیریت چرخه عمر قالب تکامل یافته است و یک سیستم حلقه بسته-«بازسازی عملکردی ارتقاء تعمیرات پیشگیرانه» ایجاد کرده است:
تعمیر پیشگیرانه: تعمیر و نگهداری است که بر اساس داده ها و قبل از زمان انجام می شود
تعمیر پرینت سه بعدی را می توان با قرار دادن حسگرها در قالب برای نظارت بر مواردی مانند دما و استرس در زمان واقعی و استفاده از فناوری دیجیتال دوقلو برای حدس زدن محل شکست قالب انجام داد. یک شرکت خاص که قطعات خودرو را تولید می‌کند، سنسورهای دما را در قالب‌های ریخته‌گری{2}} قرار داده است. هنگامی که دمای هسته از سطح بحرانی فراتر می رود، فرآیند تعمیر چاپ سه بعدی آلیاژ CuCrZr خود به خود شروع می شود. این باعث می شود که قالب 500000 برابر بیشتر از حالت قبلی دوام بیاورد.
ارتقاء عملکردی: فکر کردن به تعمیر به عنوان راهی برای بهبود اوضاع
در طول فرآیند تعمیر، ما از ساختارهای جدید مانند خنک کننده منسجم و شبکه سبک وزن استفاده می کنیم تا قالب بهتر کار کند. در تعمیر قالب تزریق برای پوشش تلفن همراه، از چاپ سه بعدی برای افزودن کانال های خنک کننده که برای توپولوژی بهینه شده بودند به هسته قالب استفاده شد. این اعوجاج تاب خوردگی محصول را از 0.8 میلی متر به 0.2 میلی متر کاهش می دهد. ساختار شبکه همچنین برای کاهش وزن قالب تا 30 درصد و استفاده از انرژی آن تا 15 درصد استفاده شد.
بازسازی: ارزش بازسازی در یک اقتصاد دایره ای را دارد
استفاده از فناوری چاپ سه بعدی برای بازسازی قالب های شکسته می تواند هزینه تعمیرات را تا 40 درصد از هزینه قالب های جدید کاهش دهد. در فرآیند ساخت مجدد قالب برای تیغه موتور هواپیما، حفره فرسوده با چاپ سه بعدی آلیاژ Inconel 718 ثابت شد. پس از تعمیر، قالب 90 درصد و همچنین قالب جدید کار کرد و مدت زمان تعمیر آن از 3 ماه به 3 هفته رسید که باعث صرفه جویی زیادی در تولید شد.