هل يمكن استخدام مواد طباعة معدنية مختلفة لإصلاح القالب؟

1. تكيف أداء المادة: من إصلاح الشيء إلى تحسين وظيفته
الأشياء الرئيسية التي يجب القيام بها لإصلاح القالب هي جعله صحيحًا هندسيًا مرة أخرى، وجعله أكثر مقاومة للتآكل والتآكل والإجهاد الحراري. يمكن تخصيص مواد الطباعة المعدنية المختلفة لوظائف الإصلاح المختلفة عن طريق تغيير تركيبتها وتحسين عملية الطباعة.
سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ: خيار ميسور التكلفة لجميع الإصلاحات
يعد الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أحد أكثر المواد شيوعًا لإصلاح القوالب لأنه قوي ومقاوم للصدأ. تحتوي على نافذة طباعة كبيرة، ويمكنها الاستجابة بسهولة لطاقة الليزر، والأنسجة التي تطبعها سميكة. إنه يعمل بشكل جيد لإصلاح القوالب التي تحتاج إلى نظافة شديدة، بما في ذلك تلك المستخدمة في تعبئة المواد الغذائية وصنع الأصداف للأجهزة المنزلية. على سبيل المثال، قامت إحدى الشركات التي تصنع الأجهزة المنزلية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L لإصلاح السطح الفاصل لقوالب الحقن. تتمتع طبقة الإصلاح والركيزة بقوة رابطة معدنية تبلغ 450 ميجا باسكال، وكانت مقاومة التآكل لأيون الكلوريد أفضل بثلاث مرات من مقاومة الطلاء الكهربائي القياسي. تم تقليص الوقت المستغرق لإصلاح الأمور من 7 أيام إلى 48 ساعة.
17- تتم معالجة الفولاذ المصلب بالترسيب المارتنسيتي 4PH لجعله يتقادم، مما يؤدي إلى ترسيب مراحل التقوية. تتميز بصلابة HRC45-55 وهي جيدة لإصلاح حواف قوالب الختم عالية الحمل. تم استخدام هذه المادة من قبل أحد صانعي قطع غيار السيارات لإصلاح القوالب المحدبة المتدرجة، مما جعلها تدوم لفترة أطول 200,000 مرة وخفض تكلفة تثبيت قطعة واحدة بنسبة 60%.
سلسلة الأدوات الفولاذية: خطوة كبيرة للأمام في الأداء في البيئات الساخنة
نظرًا لأنه يمكن أن يتحمل التعب الحراري والتصلب، غالبًا ما يتم استخدام فولاذ قوالب العمل الساخن H13 لإصلاح قوالب الصب-. في الإصلاح التقليدي، يتطلب الفولاذ H13 التحكم في حجم حبيباته عن طريق تشكيله ومعالجته بالحرارة. من ناحية أخرى، في الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن لتقنية ترسيب الطاقة الموجهة (DED) إنشاء هياكل حبيبية صغيرة مباشرة (درجات ASTM 8-10). تم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للفولاذ H13 لإصلاح قلب قالب الصب الخاص بكتلة أسطوانة المحرك. كان عمر الكلال الحراري لطبقة الإصلاح أطول بـ 12000 مرة من عمر اللحام العادي. إنها لا تحتاج إلى أي معالجة حرارية إضافية، مما يقلل وقت التسليم إلى النصف.
يحتوي فولاذ الأدوات D2 على نسبة عالية من الكربون والكروم (C 1.5%، Cr 12%) وصلابة روكويل تبلغ HRC60 أو أعلى. إنه جيد لتثبيت حافة القطع لقوالب الختم البارد. استخدم أحد صانعي الموصلات الإلكترونية الطباعة ثلاثية الأبعاد من الصلب D2 لإصلاح قوالب الختم الدقيقة. بعد الإصلاح، انخفض ارتفاع المخروط من 0.05 مم إلى 0.01 مم، وارتفع معدل اعتماد المنتج من 92% إلى 98%.
سلسلة من السبائك ذات درجات الحرارة العالية-: ضمان الأداء حتى في أسوأ ظروف العمل
سبائك النيكل-التي تتحمل درجات الحرارة العالية-، مثل Inconel 718، تظل قوية عند درجة حرارة 650 درجة ويمكن استخدامها لإصلاح قوالب شفرات محركات الطائرات والطرق عند درجات الحرارة العالية-. من المحتمل أن يفشل Inconel 718 أثناء الإصلاحات التقليدية بسبب التكسير الحراري. ومع ذلك، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد إيقاف تكوين البلورات العمودية والحفاظ على معدل التشقق أقل من 0.1% عن طريق تغيير أساليب المسح (مثل دوران الطبقات البينية بمقدار 67 درجة) وكثافة الطاقة (80-100 جول/مم ³). استخدمت إحدى الشركات المصنعة للطيران Inconel 718 لإصلاح قوالب تشكيل أقراص التوربينات. بعد 620 درجة / 10000 دورة حرارية، لم تتشقق طبقة الإصلاح، وتم تمديد عمر خدمة القالب إلى ثلاثة أضعاف عمر القالب الأصلي.
سلسلة سبائك النحاس: خيار مخصص للتخلص من الحرارة بسرعة
تعتبر سبائك النحاس، مثل CuCrZr، رائعة لتثبيت أنظمة تبريد القالب لأنها يمكن أن توصل الحرارة بشكل جيد للغاية، مع التوصيل الحراري من 200-300 واط / (م · ك). وبسبب الحدود الهيكلية، من المرجح أن تبرد قناة مياه التبريد في عمليات الحفر التقليدية بشكل غير متساو. باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكنك إنشاء قناة تبريد متوافقة على الفور. تم إصلاح قالب مصد السيارة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد من سبائك CuCrZr. وهذا جعل دائرة مياه التبريد تعمل بشكل أفضل بنسبة 40%، وخفض الوقت المستغرق لصنع قطعة واحدة من 18 ثانية إلى 12 ثانية، وخفض استخدام الطاقة بنسبة 22%.
2. القدرة على التكيف في العملية: من الإصلاح الفردي إلى التصنيع المركب
تتمثل الفائدة الرئيسية لقوالب إصلاح الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في أنها مرنة بدرجة كافية للسماح بالتحكم الدقيق في أداء الإصلاح من خلال التصميم التعاوني للمواد والتقنيات والهياكل.
الذوبان الانتقائي بالليزر (SLM): تقنية قياسية للإصلاح بدقة عالية
تستخدم تقنية SLM نقاط ليزر يتراوح عرضها من 25 إلى 50 ميكرومتر لإصلاح الأشياء ذات العيوب الصغيرة جدًا، بما في ذلك القوالب الدقيقة. عند إصلاح قالب تعبئة أشباه الموصلات، تم استخدام تقنية SLM لطباعة طبقة إصلاح فولاذية 17-4PH بسمك 0.05 مم بدقة أبعاد تبلغ ± 0.02 مم وخشونة سطح Ra أقل من أو تساوي 0.8 ميكرومتر. بعد التثبيت، يمكن للقالب أن يدخل مباشرة إلى الإنتاج دون الحاجة إلى الصقل مرة أخرى.
ذوبان شعاع الإلكترون (EBM): طريقة جديدة لإصلاح السبائك ذات درجات الحرارة المرتفعة بسرعة وسهولة
تستخدم تقنية EBM حزم الإلكترون كمصدر للحرارة لصنع نماذج أولية بسرعة من مواد مثل النحاس والتيتانيوم التي تعكس الضوء جيدًا في الفراغ. لإصلاح قالب لغرفة احتراق محرك الصاروخ، تم استخدام تقنية EBM لطباعة قنوات تبريد سبائك CuCrZr. وقد تم ذلك بمعدل 200 سم مكعب/ساعة، وهو أسرع بخمس مرات من تقنية SLM. بلغت كثافة طبقة الإصلاح 99.9% وموصلية حرارية مشابهة لتلك الموجودة في المطروقات.
ترسيب الطاقة الموجه (DED): حل سريع للقوالب الكبيرة
تسمح تقنية DED بإجراء إصلاحات سريعة للقوالب الكبيرة عن طريق تغذية المسحوق في نفس الوقت. إنه يعمل بشكل جيد لإصلاح المعدات الضخمة مثل-قوالب الصب وقوالب الحدادة. تم استخدام تقنية DED لطباعة طبقة إصلاح من الفولاذ H13 على مساحة 0.5 متر مربع على قالب تشكيل لمحمل توربينات الرياح. تم تقليل الوقت المستغرق لإصلاح المشكلة من 15 يومًا إلى 72 ساعة، ووصلت قوة الارتباط بين طبقة الإصلاح والركيزة إلى 500 ميجا باسكال، وهو ما يلزم لإعدادات تزوير الضغط العالي-.
3. الاستخدام في الأعمال التجارية: من إصلاح الأشياء في المنطقة إلى إدارة دورة الحياة بأكملها
لقد تطورت تقنية إصلاح الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد من إصلاح قالب واحد إلى إدارة دورة حياة القالب، مما أدى إلى إنشاء نظام حلقة مغلقة -"لإعادة التصنيع الوقائي للإصلاح الوظيفي":
الإصلاح الوقائي: الصيانة التي تعتمد على البيانات ويتم إجراؤها مسبقًا
يمكن إجراء إصلاح الطباعة ثلاثية الأبعاد مسبقًا عن طريق وضع أجهزة استشعار في القالب لمراقبة أشياء مثل درجة الحرارة والضغط في الوقت الفعلي، واستخدام تقنية التوأم الرقمي لتخمين المكان الذي سيفشل فيه القالب. قامت إحدى الشركات التي تصنع قطع غيار السيارات بوضع أجهزة استشعار لدرجة الحرارة في قوالب الصب-. عندما تتجاوز درجة الحرارة الأساسية المستوى الحرج، يبدأ إجراء إصلاح الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك CuCrZr من تلقاء نفسه. وهذا يجعل القالب يدوم لفترة أطول بمقدار 500000 مرة عما كان عليه في حالة أخرى.
الترقية الوظيفية: التفكير في الإصلاح كوسيلة لتحسين الأمور
أثناء عملية الإصلاح، نستخدم هياكل جديدة مثل التبريد المطابق والشبكة خفيفة الوزن لجعل القالب يعمل بشكل أفضل. في عملية إصلاح قالب الحقن لغطاء الهاتف المحمول، تم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإضافة قنوات تبريد تم تحسينها من أجل الهيكل إلى قلب القالب. يؤدي هذا إلى خفض تشويه صفحة الالتواء للمنتج من 0.8 مم إلى 0.2 مم. تم أيضًا استخدام الهيكل الشبكي لخفض وزن القالب بنسبة 30% واستخدامه للطاقة بنسبة 15%.
إعادة التصنيع: يستحق إعادة البناء في الاقتصاد الدائري
إن استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإعادة صنع القوالب المكسورة يمكن أن يخفض تكلفة الإصلاحات إلى 40% من تكلفة القوالب الجديدة. أثناء عملية إعادة تصنيع قالب لشفرة محرك طائرة، تم إصلاح التجويف المهترئ بطباعة ثلاثية الأبعاد من سبيكة Inconel 718. بعد إصلاحه، عمل القالب بنسبة 90% بالإضافة إلى قالب جديد، وازداد الوقت المستغرق لإصلاحه من 3 أشهر إلى 3 أسابيع، مما وفر الكثير من المال على الإنتاج.