316L-Edelstahl-Pulver

Übersicht von 316l-Edelstahlpulver

316L-Edelstahlpulver ist eine austenitische Stahllegierung, die in der additiven Fertigung und im 3D-Druck in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik, in der chemischen Verarbeitung und im Werkzeugbau weit verbreitet ist. Mit einem höheren Reinheitsgrad und einem geringeren Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu herkömmlichem 316er-Pulver ermöglicht 316L-Pulver die Herstellung korrosionsbeständiger Komponenten, die den Biokompatibilitätsstandards entsprechen.

Dieser Artikel befasst sich mit 316L-Pulverzusammensetzungen, die auf die wichtigsten AM-Prozesse zugeschnitten sind, mit Schlüsseleigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Fließgeschwindigkeiten und Prozentsatz der Satellitenpartikel, die die Druckverarbeitbarkeit beeinflussen, sowie mit Beispielen für kritische Anwendungen in rauen Umgebungen.

Zusammensetzung aus rostfreiem 316l-Stahlpulver

Der Bereich der elementaren Zusammensetzung von Edelstahlpulver 316L ist im Folgenden zusammengefasst:

Das 'L' steht für einen niedrigen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03%. Dies führt zu einer geringfügig niedrigeren Streck- und Zugfestigkeit im Vergleich zu 316er-Standardpulver, verbessert jedoch die Schweiß-, Korrosions- und Biokompatibilitätseigenschaften, die für medizinische Geräte oder Schiffsanwendungen entscheidend sind.

Produktionsmethoden aus rostfreiem 316l-Stahlpulver

Pulver aus rostfreiem Stahl 316L wird im Handel nach den folgenden Verfahren hergestellt:

• Gaszerstäubung: Hochdruck-Inertgasdüsen brechen einen dünnen Metallstrom in feine Tröpfchen auf, die dann als Pulver erstarren. Bedient den Luft- und Raumfahrtmarkt.
• Wasserzerstäubung: Das wirtschaftlichste Verfahren, bei dem Wasser geschmolzenes Metall aufbricht und unregelmäßige Pulverformen erzeugt, die für einige industrielle Anwendungen geeignet sind.
• Plasma-Rotations-Elektroden-Verfahren (PREP): Die durch den Plasmalichtbogen geschmolzene Elektrode zerfällt durch die Zentrifugalkraft und schleudert beim Abkühlen Pulver an die Reaktorwände. Ergibt sehr kugelförmige Formen.
• Wasserstoffzerstäubung: Spezialtechnik mit Wasserstoffgas für besser fließende Pulver, die auf die additive Fertigung zugeschnitten sind. Minimiert Satellitenpartikel.

Gas-, Wasser- und Plasmavarianten nutzen schnelle Erstarrungsraten, um aus dem geschmolzenen Ausgangsmaterial feine Metallpulver zu erzeugen. Jede dieser Techniken führt zu subtil unterschiedlichen Partikeleigenschaften, die im nächsten Abschnitt beschrieben werden.

316l-Edelstahlpulver Merkmale

Die wichtigsten Eigenschaften von Edelstahlpulver 316L sind im Folgenden aufgeführt:

Schlüsselfaktoren wie eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung, hohe Pulverflussraten, minimale Satelliten und niedrige Sauerstoff-/Stickstoffwerte gewährleisten eine optimale Druckverarbeitbarkeit. Maßgeschneiderte Pulverchargen werden entwickelt, um den Anforderungen von Anwendungen in Bereichen wie Biomedizin, Schiffsausrüstung oder chemischen Verarbeitungsanlagen, die Korrosionsbeständigkeit erfordern, gerecht zu werden.

316l-Edelstahlpulver Mechanische Eigenschaften

Bedruckter rostfreier Stahl 316L bietet die folgenden mechanischen Eigenschaften:

Das Glühen von gedruckten Teilen oder Komponenten bei 1900°F für mindestens 1 Stunde dient dazu, innere Spannungen aus dem schichtweisen Herstellungsprozess abzubauen. Dadurch wird die Duktilität wieder auf das Niveau von konventionell hergestelltem 316L gebracht, während die Festigkeit leicht sinkt.

316l-Edelstahlpulver Anwendungen

Aufgrund seiner maßgeschneiderten Korrosionsbeständigkeit ist 316L-Pulver ideal für die additive Fertigung von Bauteilen in allen Bereichen:

• Hardware für die Schifffahrt: Laufräder, Ventile, Armaturen und andere Meerwasserteile, die Salzwasser ausgesetzt sind.
• Chemische Verarbeitung: Pumpengehäuse, Ventile, Reaktoren und Rohrleitungen, die chemisch verträglich sein müssen.
• Biomedizinische: Chirurgische Werkzeuge, orthopädische Implantate, die den FDA-Biokompatibilitätsspezifikationen gemäß ISO 10993 und/oder ASTM F138 entsprechen.
• Lebensmittelverarbeitung: Besteck, Verschleißteile für die Fleischverarbeitung, die keine Kreuzkontamination zulassen.

Aufgrund dieser vielfältigen Anwendungen, die von Offshore-Bohrausrüstungen über Herzschrittmachergehäuse bis hin zu Komponenten für die Lebensmittelzubereitung reichen, ist 316L eine vielseitige und allgegenwärtige Legierung, die Konstrukteure stets zur Hand haben.

Kostenanalyse

Hier geht die Analyse von einer relativ geringen Gesamtmasse von 3 kg aus, so dass der Anteil des Pulvers an den Gesamtkosten etwa 40% beträgt. Bei größeren Bauteilen dominiert jedoch die Fertigungszeit die Kosten mehr als das Material selbst. Im Vergleich dazu würde die maschinelle Bearbeitung der gleichen Geometrie aus geglühtem 316L-Stangenmaterial $45-$75 pro kg kosten - aber AM ermöglicht die Konsolidierung von Anschlüssen, Verbindungselementen und Gewichtsreduzierung, was die erhöhten Druckkosten durch Produktionseinsparungen in der Folgezeit ausgleicht.

316l-Edelstahlpulver Anbieter

Verschiedene Werke und Händler bieten 316L-Edelstahlpulver an, das die gesamte Bandbreite an Größen und Eigenschaften abdeckt. Zu den weltweit führenden Anbietern gehören:

316l-Edelstahlpulver Normen

ASTM und andere weltweit harmonisierte Normen für die Herstellung von 316L-Pulver und Qualitätssicherungsprüfungen:

Die Zertifizierung von 316L-Pulver nach diesen Spezifikationen stellt sicher, dass es die Zielvorgaben für Dichte, Chemie und Partikelform erfüllt, um unabhängig von der Produktionsmethode eine zuverlässige Druckverarbeitung zu gewährleisten.

316L-Pulver im Vergleich zu Guss- und Knetlegierungen

Zwar kostet die additive Fertigung mit 316L-Pulver pro gedrucktem Kilogramm deutlich mehr als der Kauf von Stangenmaterial, doch die Designfreiheit, die Anpassungsfähigkeit und die zuverlässige Chemie gleichen diesen Aufpreis in Branchen aus, in denen Leistung wichtiger ist als der Materialpreis.

Überlegungen zur Handhabung von 316L-Pulver

Um zu verhindern, dass sich die Eigenschaften des Pulvers während der Lagerung und Wiederverwendung verschlechtern, sollten folgende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

• Versiegelte Pulverbehälter unter Inertgas wie Argon lagern
• Begrenzung der Exposition beim Sieben/Handhaben des Pulvers, um die Aufnahme von Sauerstoff/Feuchtigkeit zu vermeiden
• Backen Sie die Pulver alle 3-6 Monate für 6 Stunden bei 100°C, um die absorbierten Gase zu entfernen.
• Regelmäßige Überwachung des Sauerstoff- und Stickstoffgehalts des Pulvers
• Richtig absieben, um eventuelle Agglomerationen vor dem Druck aufzubrechen
• Befolgen Sie die Richtlinien des Herstellers zur Wiederverwendung von Pulver, Mischungsverhältnissen und Lebensdauer.

Die Einhaltung dieser Handhabungsanweisungen gewährleistet die Fließfähigkeit des Pulvers und verhindert die Porenbildung während des Drucks über Dutzende von Bauzyklen mit denselben 316L-Chargen.

FAQs

Zusammenfassung

Mit einer fein abgestimmten kohlenstoffarmen Chemie, die auf Biokompatibilität und Schweißbarkeit abzielt, 316L-Edelstahlpulver dient korrosionsbeständigen additiven Fertigungsanwendungen von medizinischen Implantaten bis hin zu Schiffskomponenten, die in rauen salzhaltigen Umgebungen arbeiten. Mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03% und Spuren von Stickstoff ist das austenitische Gefüge resistent gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in Säuren, Chloriden, Alkoholen und einer Vielzahl von chemischen Lösungen. Die Kombination von wiederverwendbaren Pulvern, die die ASTM-Spezifikationen für Partikelgrößenverteilung, Satelliten und Hallendurchflussrate übertreffen, mit optimierten 3D-Druckern ergibt dichte gedruckte 316L-Teile, die mit der Korrosionsleistung herkömmlich hergestellter Varianten konkurrieren und diese sogar übertreffen. Mit der Weiterentwicklung von Druckerhardware, -software und -parametern wird das AM-Pulver aus 316L-Edelstahl den Einsatz in neuen Märkten wie Ölbohrungen, chemischen Reaktoren und chirurgischen Werkzeugen vorantreiben, in denen eine hohe Härte, Festigkeit und Alkalibeständigkeit entscheidend sind.

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