Acier inoxydable 316L Poudre

Vue d'ensemble de Poudre d'acier inoxydable 316l

La poudre d'acier inoxydable 316L est un alliage d'acier austénitique largement utilisé dans les applications de fabrication additive ou d'impression 3D dans les secteurs de l'aérospatiale, des appareils médicaux, du traitement chimique et de l'outillage. Avec une pureté plus élevée et une teneur en carbone plus faible que la poudre 316 conventionnelle, la poudre 316L permet de fabriquer des composants résistants à la corrosion et répondant aux normes de biocompatibilité.

Cet article couvre les compositions de poudre 316L adaptées aux principaux processus AM, les caractéristiques clés telles que la distribution de la taille des particules, les débits et le pourcentage de particules satellites qui influencent la processabilité de l'impression, ainsi que des exemples d'applications critiques dans des environnements difficiles.

Composition de poudre d'acier inoxydable 316l

La gamme de composition élémentaire de la poudre d'acier inoxydable 316L est résumée ci-dessous :

Le "L" indique une teneur en carbone faible ou inférieure à 0,03%. Cette teneur réduit légèrement la limite d'élasticité et la résistance à la traction par rapport à la poudre 316 standard, mais améliore les performances en matière de soudage, de corrosion et de biocompatibilité, qui sont essentielles pour les appareils médicaux ou les applications marines.

Méthodes de production de poudre d'acier inoxydable 316l

La poudre d'acier inoxydable 316L est fabriquée commercialement selon les principales méthodes suivantes :

• Atomisation des gaz: Des jets de gaz inertes à haute pression décomposent un mince filet de métal en fines gouttelettes après solidification sous forme de poudres. Sert le marché de l'aérospatiale.
• Atomisation de l'eau: Technique la plus économique où l'eau brise le métal en fusion, produisant des poudres de formes irrégulières acceptables pour certaines applications industrielles.
• Procédé d'électrodes rotatives à plasma (PREP): L'électrode fondue par l'arc plasma se désintègre sous l'effet de la force centrifuge et projette de la poudre sur les parois du réacteur lors du refroidissement. Donne des formes très sphériques.
• Atomisation de l'hydrogène: Technique spécialisée utilisant de l'hydrogène gazeux pour améliorer l'écoulement des poudres destinées à la fabrication additive. Minimise les particules satellites.

Les variations de gaz, d'eau et de plasma utilisent des taux de solidification rapides pour générer de fines poudres métalliques à partir de la matière première fondue. Chaque technique confère aux particules des caractéristiques subtilement différentes, décrites dans la section suivante.

Poudre d'acier inoxydable 316l Caractéristiques

Les caractéristiques essentielles de la poudre d'acier inoxydable 316L sont mises en évidence ci-dessous :

Des paramètres clés tels qu'une distribution granulométrique cohérente, des débits de poudre élevés, des satellites minimaux et de faibles niveaux d'oxygène et d'azote garantissent un traitement optimal de l'impression. Des lots de poudre personnalisés sont conçus pour répondre aux besoins d'applications dans des domaines tels que le biomédical, la quincaillerie marine ou les équipements de traitement chimique exigeant une résistance à la corrosion.

Poudre d'acier inoxydable 316l Propriétés mécaniques

L'acier inoxydable 316L imprimé présente les caractéristiques mécaniques suivantes :

Le recuit des pièces ou des composants imprimés à 1900°F pendant au moins une heure permet de soulager les tensions internes dues au processus de fabrication couche par couche. Cela permet de retrouver des niveaux de ductilité équivalents à ceux du 316L fabriqué de manière conventionnelle, tout en réduisant légèrement la résistance.

Poudre d'acier inoxydable 316l Applications

En raison de sa résistance à la corrosion, la poudre 316L est idéale pour la fabrication additive de composants à travers le monde :

• Quincaillerie marine: Roues, vannes, raccords et autres pièces océaniques exposées à l'eau salée.
• Traitement chimique: Corps de pompe, vannes, réacteurs et tuyauteries nécessitant une compatibilité chimique.
• Biomédical: Outils chirurgicaux, implants orthopédiques répondant aux spécifications de biocompatibilité de la FDA imposées par ISO 10993 et/ou ASTM F138.
• Transformation des aliments: Couverts, pièces d'usure pour la transformation de la viande ne permettant pas la contamination croisée.

En raison de ces diverses applications, de l'équipement de forage en mer aux boîtiers de stimulateurs cardiaques en passant par les composants de préparation des aliments, le 316L est un alliage polyvalent et omniprésent que les concepteurs doivent garder à portée de main.

Analyse des coûts

Ici, l'analyse suppose que la masse totale de la pièce est relativement faible, ~3 kg, et que la poudre représente donc environ 40% des dépenses totales. Mais pour les composants plus grands, le temps de fabrication domine les coûts plus que le matériau lui-même. En comparaison, l'usinage de la même géométrie à partir d'une barre recuite de 316L coûterait $45-$75 par kg - mais l'AM permet de consolider les ports, les fixations et de réduire le poids, ce qui compense l'augmentation des coûts d'impression par des économies de production au bout de la chaîne.

Poudre d'acier inoxydable 316l Fournisseurs

Plusieurs usines et distributeurs proposent de la poudre d'acier inoxydable 316L couvrant toute la gamme de tailles et de caractéristiques. Parmi les principaux fournisseurs mondiaux, on peut citer

Poudre d'acier inoxydable 316l Normes

Normes ASTM et autres normes harmonisées au niveau mondial pour la production de poudre 316L et les tests d'assurance qualité :

La certification de la poudre 316L par rapport à ces spécifications garantit qu'elle répond aux normes de densité, de composition chimique et de forme des particules pour une mise en œuvre fiable de l'impression, quelle que soit la méthode de production.

Poudre 316L vs alliages coulés et corroyés

Ainsi, bien que la fabrication additive utilisant de la poudre 316L coûte beaucoup plus cher par kg imprimé que l'achat de barres, la liberté de conception, la personnalisation et la fiabilité de la chimie compensent ce surcoût dans les industries qui privilégient la performance plutôt que le prix initial du matériau.

Considérations relatives à la manipulation des poudres 316L

Pour éviter la dégradation des propriétés de la poudre pendant le stockage et la réutilisation, les précautions suivantes doivent être prises :

• Stocker les conteneurs de poudre scellés sous gaz inerte comme l'argon.
• Limiter l'exposition pendant le tamisage/la manipulation des poudres afin d'éviter l'absorption d'oxygène/d'humidité.
• Faire cuire les poudres à 100°C pendant 6 heures tous les 3 à 6 mois pour éliminer les gaz absorbés.
• Contrôler périodiquement la teneur en oxygène et en azote de la poudre
• Tamiser correctement pour briser les agglomérations éventuelles avant l'impression.
• Respecter les directives du fabricant concernant la réutilisation des poudres, les rapports de mélange et les durées de vie.

Le respect de ces instructions de manipulation permet de maintenir la fluidité de la poudre et d'éviter la formation de pores pendant l'impression au cours de dizaines de cycles de construction avec les mêmes lots de 316L.

FAQ

Résumé

Avec une chimie finement contrôlée à faible teneur en carbone visant la biocompatibilité et la soudabilité, Poudre d'acier inoxydable 316L sert à des applications de fabrication additive résistantes à la corrosion, depuis les implants médicaux jusqu'aux composants marins travaillant dans des environnements salins difficiles. Le maintien d'une teneur en carbone inférieure à 0,03% et de traces d'azote garantit que la microstructure austénitique résiste à la corrosion par piqûres et par crevasses dans les acides, les chlorures, les alcools et toute une série de solutions chimiques. La combinaison de poudres réutilisables dépassant les spécifications de l'ASTM pour la distribution de la taille des particules, les satellites et le débit du hall avec des imprimantes 3D optimisées permet d'imprimer des pièces en 316L denses qui rivalisent avec les performances de corrosion des variétés fabriquées traditionnellement, voire les dépassent. Au fur et à mesure que le matériel, les logiciels et le développement des paramètres des imprimantes continuent de s'améliorer, la poudre AM en acier inoxydable 316L sera adoptée par de nouveaux marchés tels que les puits de pétrole, les réacteurs chimiques et les outils chirurgicaux où une dureté, une solidité et une résistance aux alcalis élevées s'avèrent essentielles.

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