Có thể sử dụng các vật liệu in kim loại khác nhau để sửa chữa khuôn không?

1. Điều chỉnh hiệu suất vật liệu: Từ sửa chữa một thứ đến cải thiện chức năng của nó
Những việc chính cần phải làm để sửa khuôn là làm cho nó trở lại chính xác về mặt hình học, làm cho nó có khả năng chống mài mòn, ăn mòn và tuổi thọ mỏi do nhiệt tốt hơn. Các vật liệu in kim loại khác nhau có thể được tùy chỉnh cho các chức năng sửa chữa khác nhau bằng cách thay đổi thành phần của chúng và cải thiện quy trình in.
Dòng thép không gỉ: Một lựa chọn hợp lý cho mọi công việc sửa chữa
Thép không gỉ 316L là một trong những vật liệu phổ biến nhất để sửa chữa khuôn vì nó bền và có khả năng chống gỉ. Nó có cửa sổ in lớn, có thể dễ dàng phản ứng với năng lượng laser và mô mà nó in ra rất dày. Nó hoạt động tốt để cố định các khuôn cần phải rất sạch sẽ, kể cả những khuôn dùng để đóng gói thực phẩm và làm vỏ cho các thiết bị gia dụng. Ví dụ, một công ty sản xuất thiết bị gia dụng đã sử dụng in 3D bằng thép không gỉ 316L để cố định bề mặt ngăn cách của khuôn ép. Lớp sửa chữa và chất nền có cường độ liên kết luyện kim là 450MPa và khả năng chống ăn mòn ion clorua tốt hơn ba lần so với mạ điện tiêu chuẩn. Thời gian để sửa chữa mọi thứ đã giảm từ 7 ngày xuống còn 48 giờ.
Thép cứng kết tủa 17-4PH được xử lý để già đi, khiến cho các giai đoạn tăng cường kết tủa. Nó có độ cứng HRC45-55 và rất tốt cho việc sửa chữa cạnh của khuôn dập chịu tải cao. Chất này đã được một nhà sản xuất phụ tùng ô tô sử dụng để sửa các khuôn khuôn lồi lũy tiến, giúp chúng có tuổi thọ cao hơn 200.000 lần và giảm 60% chi phí sửa chữa một bộ phận.
Dòng thép công cụ: Một bước tiến lớn về hiệu suất trong môi trường nóng
Vì có thể chịu được hiện tượng mỏi nhiệt và cứng lại nên thép khuôn gia công nóng H13 thường được sử dụng để cố định khuôn đúc-. Trong sửa chữa truyền thống, thép H13 yêu cầu kiểm soát kích thước hạt của nó bằng cách rèn và xử lý nhiệt. Mặt khác, trong in 3D, công nghệ lắng đọng năng lượng định hướng (DED) có thể trực tiếp tạo ra các cấu trúc hạt nhỏ (ASTM cấp 8{10}}10). In 3D thép H13 được sử dụng để cố định lõi khuôn đúc cho khối xi lanh động cơ. Tuổi thọ mỏi nhiệt của lớp sửa chữa dài hơn 12.000 lần so với hàn thông thường. Nó không cần xử lý nhiệt thêm nữa, giúp giảm thời gian giao hàng xuống một nửa.
Thép công cụ D2 có hàm lượng carbon và crom cao (C 1,5%, Cr 12%) và độ cứng Rockwell từ HRC60 trở lên. Nó rất tốt cho việc cố định các cạnh cắt của khuôn dập nguội. Một nhà sản xuất đầu nối điện tử đã sử dụng in 3D bằng thép D2 để cố định khuôn dập chính xác. Sau khi sửa chữa, chiều cao lưỡi dao giảm từ 0,05 mm xuống 0,01 mm và tỷ lệ chứng nhận sản phẩm tăng từ 92% lên 98%.
Dòng hợp kim có nhiệt độ-cao: đảm bảo hiệu suất ngay cả trong những điều kiện làm việc tồi tệ nhất
Hợp kim nhiệt độ cao-làm từ niken-, chẳng hạn như Inconel 718, bền ở nhiệt độ 650 độ và có thể được sử dụng để cố định khuôn cho cánh động cơ máy bay và rèn nhiệt độ-cao. Inconel 718 có khả năng bị hỏng trong quá trình sửa chữa truyền thống do nứt nhiệt. Tuy nhiên, in 3D có thể ngăn chặn sự hình thành tinh thể dạng cột và giữ tỷ lệ vết nứt dưới 0,1% bằng cách thay đổi chiến thuật quét (chẳng hạn như góc quay giữa các lớp là 67 độ) và mật độ năng lượng (80-100J/mm³). Một nhà sản xuất hàng không đã sử dụng Inconel 718 để cố định khuôn rèn đĩa tuabin. Sau chu kỳ nhiệt 620 độ /10000, lớp sửa chữa không bị nứt và tuổi thọ của khuôn được kéo dài gấp ba lần so với khuôn ban đầu.
Dòng hợp kim đồng: một lựa chọn riêng biệt để thoát nhiệt nhanh chóng
Các hợp kim đồng, chẳng hạn như CuCrZr, rất tốt để cố định hệ thống làm mát khuôn vì chúng có thể dẫn nhiệt rất tốt, với độ dẫn nhiệt 200–300 W/(m · K). Do những giới hạn về cấu trúc, kênh nước làm mát trong các quy trình khoan truyền thống có khả năng nguội đi không đều. Với in 3D, bạn có thể ngay lập tức tạo ra một kênh làm mát phù hợp. Khuôn cản xe ô tô được cố định bằng in 3D hợp kim CuCrZr. Điều này giúp mạch nước làm mát hoạt động tốt hơn 40%, giảm thời gian tạo ra một sản phẩm từ 18 giây xuống còn 12 giây và cắt giảm 22% mức sử dụng năng lượng.
2. Khả năng thích ứng của quy trình: từ sửa chữa đơn lẻ đến sản xuất composite
Lợi ích chính của khuôn sửa chữa in 3D kim loại là chúng đủ linh hoạt để cho phép kiểm soát chính xác hiệu suất sửa chữa thông qua thiết kế hợp tác về vật liệu, kỹ thuật và cấu trúc.
Công nghệ nóng chảy chọn lọc bằng laser (SLM): Công nghệ tiêu chuẩn để sửa chữa với độ chính xác cao
Công nghệ SLM sử dụng các điểm laze có chiều rộng từ 25 đến 50 μm để khắc phục những vật có khuyết tật rất nhỏ, kể cả khuôn mẫu chính xác. Khi sửa chữa khuôn đóng gói chất bán dẫn, công nghệ SLM được sử dụng để in lớp sửa chữa thép 17-4PH dày 0,05mm với độ chính xác kích thước ± 0,02mm và độ nhám bề mặt Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 μm. Sau khi cố định khuôn có thể đi thẳng vào sản xuất mà không cần phải đánh bóng lại.
Nấu chảy bằng chùm tia điện tử (EBM): Một cách mới để khắc phục-hợp kim nhiệt độ cao một cách nhanh chóng và dễ dàng
Kỹ thuật EBM sử dụng chùm tia điện tử làm nguồn nhiệt để nhanh chóng tạo ra nguyên mẫu các vật liệu như đồng và titan phản xạ ánh sáng tốt trong chân không. Để cố định khuôn cho buồng đốt động cơ tên lửa, công nghệ EBM đã được ứng dụng để in các kênh làm mát bằng hợp kim CuCrZr. Việc này được thực hiện với tốc độ 200 cm³/h, nhanh gấp 5 lần so với công nghệ SLM. Lớp sửa chữa có mật độ 99,9% và độ dẫn nhiệt tương tự như vật rèn.
Lắng đọng năng lượng theo hướng (DED): Khắc phục nhanh các khuôn lớn
Công nghệ DED cho phép sửa chữa nhanh các khuôn lớn bằng cách cấp bột cùng lúc. Nó hoạt động tốt để sửa chữa các thiết bị lớn như khuôn-đúc khuôn và khuôn rèn. Công nghệ DED được sử dụng để in lớp sửa chữa thép H13 trên diện tích 0,5m2 trên khuôn rèn cho ổ trục tuabin gió. Thời gian cần thiết để khắc phục sự cố đã giảm từ 15 ngày xuống còn 72 giờ và độ bền liên kết giữa lớp sửa chữa và chất nền đạt 500MPa, đây là mức cần thiết cho cài đặt rèn áp suất-cao.
3. Sử dụng trong kinh doanh: Từ sửa chữa đồ đạc trong khu vực đến quản lý toàn bộ vòng đời
Công nghệ sửa chữa in 3D kim loại đã phát triển từ sửa chữa khuôn đơn sang quản lý vòng đời khuôn, tạo ra một hệ thống-vòng khép kín "tái sản xuất nâng cấp chức năng sửa chữa phòng ngừa":
Sửa chữa phòng ngừa: bảo trì dựa trên dữ liệu và được thực hiện trước thời hạn
Việc sửa chữa in 3D có thể được thực hiện trước bằng cách đặt các cảm biến vào khuôn để theo dõi những thứ như nhiệt độ và ứng suất trong thời gian thực, đồng thời sử dụng công nghệ song sinh kỹ thuật số để đoán xem khuôn sẽ bị hỏng ở đâu. Một công ty sản xuất phụ tùng ô tô đã đặt cảm biến nhiệt độ vào khuôn đúc khuôn-. Khi nhiệt độ lõi vượt quá mức tới hạn, quy trình sửa chữa máy in 3D bằng hợp kim CuCrZr sẽ tự khởi động. Điều này làm cho khuôn có tuổi thọ cao hơn 500.000 lần so với cách khác.
Nâng cấp chức năng: Nghĩ đến việc sửa chữa như một cách để làm mọi thứ tốt hơn
Trong quá trình sửa chữa, chúng tôi sử dụng các cấu trúc mới như làm mát phù hợp và lưới nhẹ để giúp khuôn hoạt động tốt hơn. Trong quá trình sửa chữa khuôn ép cho vỏ điện thoại di động, in 3D đã được sử dụng để thêm các kênh làm mát được tối ưu hóa cho cấu trúc liên kết vào lõi khuôn. Điều này làm giảm độ méo cong vênh của sản phẩm từ 0,8 mm xuống 0,2 mm. Cấu trúc mạng tinh thể cũng được sử dụng để giảm 30% trọng lượng của khuôn và giảm 15% mức sử dụng năng lượng của khuôn.
Tái sản xuất: Xây dựng lại giá trị trong nền kinh tế tuần hoàn
Sử dụng công nghệ in 3D để làm lại khuôn bị hỏng có thể cắt giảm chi phí sửa chữa tới 40% chi phí làm khuôn mới. Trong quá trình tái chế khuôn cho cánh động cơ máy bay, khoang bị mòn được cố định bằng in 3D hợp kim Inconel 718. Sau khi sửa, khuôn hoạt động tốt như mới 90%, thời gian sửa từ 3 tháng đến 3 tuần, tiết kiệm được rất nhiều chi phí sản xuất.