Hankejuhid ja projekteerimisinsenerid puutuvad ikka ja jälle sama probleemiga kokku. Hammasratas, laagripesa, konveieri juhik või hüdraulikakomponent hakkab suure-sagedusliku hõõrdumise ja suure koormuse korral oodatust kiiremini kuluma. Järsku liin seiskub, avariiosi tellitakse esmaklassiliste hindadega ja tootmisgraafik libiseb. Tööstusharu andmete kohaselt on planeerimata seisakute keskmine maksumus tootmises ligikaudu 260 000 dollarit tunnis, samas kui iga-aastane hooldus jääb tavapäraselt vahemikku 2–5 % tehase asendusvarade väärtusest. Suur osa sellest kulub enneaegsele kulumisele. Metallist 3D-prinditud komponentide jaoks õige materjali valimine projekteerimisetapis on endiselt kõige tõhusam viis nende kadude vähendamiseks.
Miks on kulumiskindlus tööstuslike osade puhul oluline?
Levinud kulumise stsenaariumid
Suure-tsükliga käigukastid, pidevalt koormatud laagrikorpused, abrasiivsed konveierirullid ja vedelikuga kokku puutuvad-hüdraulilised ventiilid kannatavad kleepuva, abrasiivse ja häiriva kulumise vahel. Kui pinnamaterjal hakkab kaduma, avanevad vahed, vibratsioon tõuseb ja rike kiireneb.
Tegelik kulumiskulu
Varuosa hind on ainult nähtav ots. Hädatööjõud, kiirendatud kaubavedu, taaskäivitamisel tekkiv praak, logistikatrahvid ja ületunnitöö mitmekordistavad kiiresti tegeliku maksumuse. Reaktiivrežiimis kinni jäänud taimed asuvad sageli 2–5% hooldus---vara-väärtuse vahemikus. Need, mis määravad vastupidavamad komponendid varem, jäävad tavaliselt 1,5–2,5% vahemikule lähemale, mis on maailmatasemel{10}}tegemise sihiks.
Metallmaterjalid võrreldes kulumiskindlusega
Praktiliste otsuste tegemisel domineerivad kolm materiaalset perekondaMetallist 3D-prinditud komponendid.
Roostevaba teras
316L ja 17-4PH jäävad üldiseks tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud tööhobusteks. 316L pakub suurepärast korrosioonikindlust, kuid jääb suhteliselt pehmeks. 17-4PH-d saab kuum{7}}töödelda umbes 40 HRC-ni ja see annab parema tugevuse mõõdukalt koormatud pindadel. Mõlemad on kulutõhusad lähtekohad, kui keskkond on segatud keemilisest ja mehaanilisest, mitte puhtast suurest kulumisest.
Titaanisulamid
Ti-6Al-4V tagab suurepärase tugevuse-ja-massi suhte ja tugeva korrosioonikindluse. Kõvadus langeb tavaliselt pärast töötlemist -30. HRC keskel. See paistab silma, kui kaalu vähendamine on oluline – robotiotsingud, mobiilsete seadmete kronsteinid või kosmosevarustus –, kuid puhas libisemiskindlus on teisejärguline. Suurem materjalikulu piirdub tavaliselt rakendustega, kus massi kokkuhoid tasub end ära.
Koobaltkroom ja tööriistateras
Kõige tugevama libiseva või abrasiivse kontakti jaoks on need-valikud. Koobalt-kroom (CoCrMo) saavutab tavaliselt 38–55 HRC ja ühendab kõrge kulumiskindluse hea korrosiooniga. Tööriistateraseid, nagu H13, A2 või D2, saab karastada üle 50–60 HRC ja need tagavad stantside, suure{11}}koormusega hammasrataste ja vormimistööriistade suurima kulumiskindluse. Kui esmane nõue on kasutusiga tugeva hõõrdumise korral, on need sulamid kõige tugevamadKulumiskindel 3D-printimise materjalpraegu saadaval olevad võimalused mahttootmises.
Edetabel katab roostevaba teras igapäevase töö, titaan kergete konstruktsioonivajadustega ning koobalt-kroom või tööriistateras talub äärmuslikke kulumisjuhtumeid. Tegelik kõvadus ja eluiga sõltuvad ikkagi kuumtöötlusest, saavutatud tihedusest ja lõplikust pinnaviimistlusest.
Kuidas tihedad lisamisprotsessid kulumisvõimet parandavad
Kuigi Multi Jet Fusion on enim tuntud suure -tihedusega polümeerosade poolest, kehtivad samad tihedusest- juhitavad põhimõtted metalliprotsesside puhul, mida kasutatakse tööstuslike kulumiskomponentide -laserpulber-sulatamisel ja metalli sideaine joaga töötlemisel. Suhteline tihedus üle 99% vähendab järsult poorsust, mis võib tsüklilise koormuse ja kulumise korral toimida pragude käivitajana. Kontrollitud mikrostruktuurid ja valikuline kuumisostaatiline{7}pressimine suurendavad veelgi pinna kõvadust ja väsimust.
Keerulisi sisemisi funktsioone-konformne jahutus, võre tugevdamine või topoloogia-optimeeritud koormusteed-saab ehitada üksikute osadena. See välistab polt- või keevisühendused, mis ise muutuvad kulumispunktideks. Rapid Prototype Technology võimaldab inseneridel printida kandidaadi geomeetriat, läbi viia realistlikke hõõrde- ja koormusteste, viimistleda disaini või materjali ning liikuda tootmismahtudele, ootamata traditsioonilisi tööriistu. Kombinatsioon lühendab arendustsükleid, suurendades samal ajal tõenäosust, et lõplik vastupidavate metallosade 3D-printimisteenuse lahendus täidab eluea eesmärgid.
Tööstuslik MJF trükkimineise on endiselt peamiselt polümeermarsruut, kuid paljud tehased kasutavad seda funktsionaalse kulumise prototüüpide või mõõduka -koormusega polümeerijuhikute jaoks enne metallile pühendumist. MJF-i kiirus ja isotroopia muudavad selle valideerimisahelas praktiliseks esimeseks filtriks.
Tegelik juhtum-maailmas: materjalide-käitlusseadmete kasutusea pikendamine
Automatiseeritud materjali{0}}käitlussüsteemide tootjal tekkis korduvaid tõrkeid kõrge-tsüklijuhi ja laagri-tugikoostu puhul. Tavapärased mehaaniliselt töödeldud roostevabast terasest osad kestsid pidevas töös vaid kolm kuni neli kuud, põhjustades sagedasi ettekavatsematuid peatusi ja kasvades{4}}varuosi.
Meeskond läks üle metallist 3D--prinditud koobalt-kroomdisainile, mille protsessiparameetrid on optimeeritud tiheduse ja pinna terviklikkuse jaoks. Sisemised jäikuselemendid, mis oleksid nõudnud teisest kokkupanekut, ehitati ühes tükis. Järgneva kaheksateistkümne kuu väliandmed näitasid, et kasutusiga pikenes sama töötsükli jooksul üle 18 kuu, selle jaamas vähenes planeerimata seisakuid ligikaudu 60% ja osaga seotud müügijärgsed{7}sekkumised vähenesid järsult. Prinditud komponendi kõrgem ühikukulu kaeti kahe esimese asendustsükli jooksul.
Tööstuse tunnustus
Suuremad tehnikanäitused ja tööstusliidud tutvustavad jätkuvalt funktsionaalsete, kuluvate{0}}kriitiliste osade metallilisandite tootmist. Tehnoloogia on selgelt edasi liikunud puhtast prototüüpimisest paljude tööstuslike rakenduste jaoks usaldusväärseks tootmiskasutuseks.
Kuidas valida usaldusväärset metallist 3D-printimise tootjat
Võimsus ja varustus
Otsige metallist 3D-printimise tootjat või kohandatud metallist 3D-printimise tehast, mis haldab tööstuslikke -mõõtkavas süsteeme, mis suudavad tagada ühtlase tiheduse ja pinnakvaliteedi alates prototüübist kuni tootmismahtudeni. Tarnijad, kes käitavad ka tööstuslikke MJF-printimisplatvorme, saavad hakkama segapolümeer-ja-metalliprogrammidega ning mahu kasvuga kiire skaleerimisega.
Materjali sertifitseerimine ja kvaliteediprotsessid
Nõua täielikku pulbri jälgitavust, dokumenteeritud protsessi parameetreid, tiheduse ja kõvaduse testimist ning mõõtmete kontrollimist. Võimalus tarnida korduvate mehaaniliste omadustega metallist 3D-printimise hulgimüügikoguseid eraldab professionaalsed tehased puhtast prototüüpimistöökodadest. Võimekas partner aitab valida ka parima kulumiskindla 3D-printimise materjali konkreetse koormuse, keskkonna ja mahu jaoks ning tarnib enne suuremate tiraažide väljalaskmist kiired prototüübid kulumistestimiseks.
KKK
K: Mis on 3D-printimiseks{0}}kõige kulumiskindlam metall?
V: Koobalt-kroomisulamid ja karastatud tööriistateras pakuvad praegu laialdaselt saadaolevate metallist 3D{2}}printimismaterjalide seas kõrgeimat kõvadust ja kulumiskindlust. Lõplik valik sõltub ikkagi korrosioonist, kaalust ja kulupiirangutest.
K: Kas MJF-printimine sobib hästi{0}}kuluvate tööstuslike osade jaoks?
V: MJF toodab tihedaid isotroopseid polümeerkomponente, mis sobivad hästi mõõduka{0}}kulumise jaoks või funktsionaalsete prototüüpidena. Tõeliselt suure-kulumise metalli jaoks on eelistatud laserpulber-sulatamine või metallist sideaine joa. MJF-i kiire{5}}iteratsiooniline mõtteviis on varases valideerimisetapis kasulik.
K: Kui kiiresti saan kulumise testimiseks kiire prototüübi?
V: VäljakujunenudKiire prototüübi tehnoloogiatöövoogudes on funktsionaalsed metallist prototüübid tavaliselt saadaval päevade kuni kahe nädala jooksul, olenevalt geomeetriast, materjalist ja viimistlusvajadustest -palju kiiremini kui traditsioonilised tööriistade marsruudid.
K. Kas ma saan tellida kulumiskindlaid{0}}metallosi hulgimüügikogustes?
V: Jah. Väljakujunenud tootjad toetavad nii väikeses-mahus kohandatud trükkimist kui ka metallist 3D-printimise hulgimüügi tootmist, kui disain ja materjal on kinnitatud.
Järgmine samm
Varaseid kulumishäireid ei pea aktsepteerima tavaliste kasutuskuludena. Õige materjali sidumine tiheda lisamisprotsessi ja usaldusväärse tootmispartneriga võib pikendada komponentide eluiga, lühendada seisakuid ja stabiliseerida tarneahelat. Rakenduse-spetsiifilise materjalinõustamise ja kiire-prototüübi pakkumise saamiseks võtke ühendust vastupidavate metallosade 3D-printimise teenusepakkujaga. Optimaalse materjali valimine projekteerimisetapis on endiselt puhtaim viis kulumisprobleemide lahendamiseks nende tekkekohas.