چگونه مواد پرینت سه بعدی فلزی مناسب را برای تولید قالب انتخاب کنیم؟

1. انتخاب مواد با سناریوهای کاربردی تعیین می شود: نیازهای متنوع برای قالب گیری تزریقی و ریخته گری قالب
عوامل اصلی تعیین کننده مواد مورد استفاده، نوع قالب و نحوه استفاده از آن است. فرآیندهای متنوع نیازهای کاملاً متنوعی برای خواص مواد دارند:
یک قالب تزریق باید بتواند دما و فشار بالای پلاستیک ذوب شده را تحمل کند. این ماده باید بتواند گرما را به خوبی هدایت کند، در برابر خوردگی مقاومت کند و خستگی حرارتی را تحمل کند. به عنوان مثال، قالب داخلی خودرو از پودر فولاد ضد زنگ 316 لیتری استفاده می کند، و ساخت یک کانال آب خنک کننده منسجم، چرخه قالب گیری تزریق را از 120 ثانیه به 75 ثانیه کوتاه می کند و نرخ بازده را به 98 درصد افزایش می دهد. پودر فولاد قالب XM-7 که دارای رسانایی حرارتی 30W/(m · K) است، ممکن است خنک‌سازی محصولات را تسریع کند و فرآیند گاز گرفتن خوردگی شیمیایی را ارتقا دهد. این نیازهای پردازش خوب الگوهای کم عمق (عمق<0.12mm).
قالب دایکاست: باید بتواند فرسایش مایع فلزی با دمای بالا و چرخه تنش حرارتی را تحمل کند. این ماده همچنین باید بسیار بادوام، مقاوم در برابر سایش-و در برابر ترک خوردگی ناشی از گرما باشد. با توجه به سختی عملیات حرارتی 50-52HRC، پودر فولاد مارتنزیتی 1.2709 (18Ni300) بهترین انتخاب برای قالب های ریخته گری قالب آلیاژ آلومینیوم شده است. استفاده از این ماده در قالب{11}}دایک ریخته گری یک سیلندر موتور اتومبیل خاص، عمر قالب را از 20000 بار به 60000 استفاده افزایش داده و هزینه هر قطعه را تا 40% کاهش داده است.
قالب تایر لاستیکی: بلوک های الگو باید بسیار دقیق و مقاوم در برابر سایش باشند و برای جلوگیری از چشمک زدن محصول باید تغییر شکل حرارتی را مدیریت کنند. فناوری SLM که برای چاپ قالب پودری فولاد ضد زنگ CX (Corrax) استفاده می شود، قابلیت پرداخت تا سطح A2 را به آن می دهد. وزن قالب به لطف سیستم پشتیبانی شبکه بهینه شده 30 درصد کاهش می یابد و دقت تکرار الگو تا 0.01 میلی متر افزایش می یابد.
2. تطبیق خواص مواد: چهار نشانه اصلی محدودیت های عملکرد را تعیین می کنند.
هنگام ارزیابی عملکرد مواد قالب باید چهار جنبه را در نظر گرفت: کیفیت مکانیکی، خواص حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و سازگاری فرآیند.
خواص مکانیک: توانایی قالب برای نگه داشتن وزن بر اساس استحکام کششی، استحکام تسلیم و ازدیاد طول در هنگام شکست است. به عنوان مثال، پودر 1.2709 دارای استحکام کششی 2000 مگاپاسکال است که آن را برای موقعیت‌های قالب‌گیری{3}}با فشار زیاد{4}}خوب می‌کند.
چقدر خوب در گرما کار می کند: راندمان خنک کننده و پایداری ابعادی تحت تأثیر هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی است. فولاد قالب XM-7 دارای هدایت حرارتی است که 100٪ بالاتر از 316L است. این می تواند چرخه قالب گیری تزریق را تا حد زیادی کوتاه کند. آلیاژ Invar 36 (با ضریب انبساط حرارتی 1.2 × 10-6 / درجه) برای قالب های نوری استفاده می شود تا دقت آنها را به دلیل تغییر شکل حرارتی از دست ندهند.
مقاومت در برابر خوردگی: اگر می خواهید در برابر پلاستیک های خورنده مانند PVC و PA محافظت کنید، فولاد ضد زنگ با غلظت کروم بالا را انتخاب کنید. 316پودر L دارای 17٪ کروم است که به صاف نگه داشتن سطوح در شرایط مرطوب کمک می کند و نیاز به نگهداری را کاهش می دهد.
سازگاری فرآیند: کیفیت چاپ تحت تأثیر جریان پذیری پودر، محتوای اکسیژن و کروی بودن آن است. به عنوان مثال، پودرهایی با توزیع اندازه ذرات 15 تا 53 میکرومتر می‌توانند عیوب بین لایه‌ای را که زمانی که پودر به طور ناموزون پخش می‌شود، از بین ببرند. چقرمگی ضربه پودر 316L با سطح اکسیژن کمتر از 100PPM 44 درصد بیشتر از مواد معمولی است که عمر قالب را تا حد زیادی افزایش می دهد.
3. سازگاری فرآیند: همکاری با یکدیگر برای بهبود تجهیزات و ارسال{1}}پردازش
انتخاب مواد باید به دقت با فرآیند چاپ و جریان پردازش پست- هماهنگ شود:
سازگاری تجهیزات: فناوری های مختلف چاپ سه بعدی فلزی به مواد مختلفی نیاز دارند. فرآیند SLM با موادی که نقطه ذوب بالایی دارند، مانند آلیاژهای تیتانیوم و 1.2709 به خوبی کار می کند. روش جت بایندر با پودرهای ارزان قیمت آهن- بهتر عمل می کند. به عنوان مثال، یک شرکت خاص پودر آلیاژ آلومینیوم ZY6061 را ساخت که با بهبود توزیع اندازه ذرات و روان‌پذیری، می‌توان آن را به طور پایدار روی تجهیزات EOS M290 چاپ کرد. این مشکل ترک خوردگی در آلیاژهای آلومینیومی معمولی سری 6 را حل می کند.
نحوه عملیات حرارتی: برای رهایی از کشش باقیمانده و بهبود ریزساختار آنها، مواد چاپ شده باید حرارت داده شوند. سختی پودر فولاد ضد زنگ 17-4PH می تواند پس از پیر شدن در 480 درجه به 42HRC برسد که از شر ترک های چاپ نیز خلاص می شود. چقرمگی ضربه فولاد قالب XM-7 را می توان با استفاده از روش خاموش کردن درجه بندی شده به 20J/cm² افزایش داد، در حالی که سختی آن در 30HRC باقی می ماند.
درمان سطح: بسته به اینکه قالب برای چه کاری است، می توانید آبکاری الکتریکی، سندبلاست یا پرداخت شیمیایی را انتخاب کنید. برای مثال، قالب‌های کفش باید از آبکاری نانو استفاده کنند تا جلوه آینه‌ای داشته باشند، و قالب‌های ریخته‌گری{1}}باید از سندبلاست استفاده کنند تا سطح را زبرتر و راحت‌تر کنده شود.
4. تحلیل اقتصادی: کنترل هزینه ها در کل چرخه عمر
انتخاب مواد باید بین عملکرد و هزینه مصالحه ایجاد کند و ارزیابی کل چرخه عمر باید برای کاهش هزینه ها و افزایش کارایی استفاده شود:
هزینه مواد: تفاوت زیادی در قیمت بین مواد اولیه-بالا وجود دارد. قیمت واحد 1.2709 پودر حدود 800 یوان بر کیلوگرم است که سه برابر قیمت 316 لیتر (260 یوان بر کیلوگرم) است. با این حال، می تواند سه برابر بیشتر از فولاد معمولی H13 دوام بیاورد و در کل ارزان تر است. روش "پیوند پایه" را می توان برای چاپ-مواد با کارایی بالا بر روی پایه های فولادی قالب سنتی برای تولید در مقیاس کوچک استفاده کرد. این مقدار مواد مصرفی را کاهش می دهد.
تولید چقدر خوب کار می کند: مواد با رسانایی حرارتی بالا می توانند چرخه های قالب گیری تزریقی را تسریع کنند و از تجهیزات بهتر استفاده کنند. استفاده از پودر XM-7 در یک قالب طبی چند حفره ای خاص، زمان لازم برای ساخت یک جزء را از 45 ثانیه به 30 ثانیه کاهش داده است. ارزش قالب بیش از 2 میلیون یوان در سال افزایش یافته است.
هزینه تعمیر و نگهداری: موادی که خورده نمی‌شوند باعث می‌شوند که شما مجبور به تمیز کردن آن‌ها نباشید. 316قالب‌های L می‌توانند سطوح صاف خود را حتی در شرایط مرطوب نگه دارند، که در مقایسه با فولاد معمولی P20 هزینه‌های تعمیر و نگهداری را 60 درصد کاهش می‌دهد.