316L rostfritt stål Pulver

Översikt av 316l rostfritt stål pulver

316L rostfritt stålpulver är en austenitisk stållegering som ofta används vid additiv tillverkning eller 3D-utskrifter inom flyg- och rymdindustrin, medicinsk utrustning, kemisk bearbetning och verktygsindustri. Med högre renhet och lägre kolhalt jämfört med konventionellt 316-pulver möjliggör 316L-pulver tillverkning av korrosionsbeständiga komponenter som uppfyller biokompatibilitetsstandarder.

Den här artikeln handlar om 316L-pulversammansättningar som är skräddarsydda för de viktigaste AM-processerna, viktiga egenskaper som partikelstorleksfördelning, flödeshastigheter och satellitpartikelprocent som påverkar tryckbarheten samt exempel på kritiska tillämpningar i tuffa miljöer.

Sammansättning av pulver av rostfritt stål 316l

Den elementära sammansättningen av 316L rostfritt stålpulver sammanfattas nedan:

"L" står för låg eller mindre än 0,03% kolhalt. Detta ger något lägre sträck- och draghållfasthet jämfört med standard 316-pulver men förbättrar svets-, korrosions- och biokompatibilitetsegenskaper som är viktiga för medicintekniska produkter eller marina tillämpningar.

Produktionsmetoder av pulver av rostfritt stål 316l

316L rostfritt stålpulver tillverkas kommersiellt med hjälp av följande primära metoder:

• Atomisering av gas: Högtrycksstrålar med inert gas bryter upp en tunn metallström till fina droppar när de stelnar som pulver. Avsedd för flyg- och rymdmarknaden.
• Atomisering av vatten: Den mest ekonomiska tekniken där vatten bryter upp smält metall, vilket ger oregelbundna pulverformer som är acceptabla för vissa industriella tillämpningar.
• Process med roterande elektrod och plasma (PREP): Elektrod som smälts av plasmabåge sönderdelas av centrifugalkraft, slungar pulver till reaktorväggarna vid kylning. Ger mycket sfäriska former.
• Atomisering av väte: Specialteknik som använder vätgas för bättre flöde av pulver skräddarsydda för additiv tillverkning. Minimerar satellitpartiklar.

Gas-, vatten- och plasmavariationer utnyttjar snabba stelningshastigheter för att generera fina metallpulver från det smälta råmaterialet. Varje teknik ger subtilt olika partikelegenskaper som beskrivs i nästa avsnitt.

316l rostfritt stål pulver Egenskaper

Kritiska egenskaper hos 316L rostfritt stålpulver belyses nedan:

Nyckeltal som jämn partikelstorleksfördelning, högt pulverflöde, minimalt med satelliter och låga syre-/kvävenivåer säkerställer optimal tryckbarhet. Kundanpassade pulverbatcher är konstruerade för att uppfylla applikationsbehov inom områden som biomedicin, marin hårdvara eller kemisk processutrustning som kräver korrosionsbeständighet.

316l rostfritt stål pulver Mekaniska egenskaper

Tryckt rostfritt stål 316L har följande mekaniska egenskaper:

Glödgning av tryckta delar eller komponenter vid 1900 °F i minst 1 timme tjänar till att lindra inre spänningar från lager-för-lager-byggnadsprocessen. Detta återställer duktilitetsnivåerna så att de matchar konventionellt tillverkad 316L samtidigt som hållfastheten sänks något.

316l rostfritt stål pulver Tillämpningar

Med tanke på dess skräddarsydda korrosionsbeständighet är 316L-pulver idealiskt för additiv tillverkning av komponenter överallt:

• Marin hårdvara: Impellrar, ventiler, kopplingar och andra oceaniska delar som utsätts för saltvatten.
• Kemisk bearbetning: Pumphus, ventiler, reaktorer och rörledningar som kräver kemisk kompatibilitet.
• Biomedicinsk: Kirurgiska verktyg, ortopediska implantat som uppfyller FDA:s specifikationer för biokompatibilitet enligt ISO 10993 och/eller ASTM F138.
• Livsmedelsbearbetning: Bestick, slitagedelar för köttbearbetning som inte tillåter korskontaminering.

På grund av dessa olika användningsområden, från offshore-borrutrustning till pacemakerhöljen och komponenter för livsmedelsberedning, är 316L en mångsidig och allmänt förekommande legering för konstruktörer att ha till hands.

Kostnadsanalys

Här utgår analysen från en relativt liten totalvikt på ~3 kg, vilket innebär att pulver utgör ca 40% av de totala kostnaderna. Men för större komponenter dominerar byggtiden kostnaderna mer än själva materialet. Som jämförelse kan nämnas att bearbetning av samma geometri från glödgat 316L-stångmaterial skulle kosta $45-$75 per kg - men AM möjliggör konsolidering av portar, fästelement och viktreduktion, vilket kompenserar för ökade tryckkostnader genom produktionsbesparingar i slutänden.

316l rostfritt stål pulver Leverantörer

Olika fabriker och distributörer erbjuder 316L rostfritt stålpulver som täcker hela spektrumet av storleksintervall och egenskaper. Några ledande globala leverantörer inkluderar:

316l rostfritt stål pulver Standarder

ASTM och andra globalt harmoniserade standarder för produktion av 316L-pulver och kvalitetssäkringstestning:

Genom att certifiera 316L-pulver enligt dessa specifikationer säkerställs att det uppfyller standarderna för densitet, kemi och partikelform för tillförlitlig tryckbearbetning oavsett produktionsmetod.

316L pulver jämfört med gjutna och smidda legeringar

Så även om additiv tillverkning med 316L-pulver kostar mycket mer per utskrivet kg än att köpa stångmaterial, kompenserar designfriheten, anpassningsbarheten och den tillförlitliga kemin för denna premie i branscher som betonar prestanda framför det initiala materialpriset.

316L Pulverhantering - överväganden

För att förhindra att pulvrets egenskaper försämras under förvaring och återanvändning bör försiktighetsåtgärder vidtas:

• Förvara förseglade pulverbehållare under inert gas, t.ex. argon
• Begränsa exponeringen under siktning/hantering av pulver för att undvika syre- och fuktupptagning
• Baka pulvret i 100°C i 6 timmar var 3-6:e månad för att driva bort absorberade gaser
• Övervaka regelbundet syre- och kvävehalten i pulvret
• Sikta ordentligt för att bryta upp eventuella agglomerat före tryckning
• Följ tillverkarens riktlinjer för återanvändning av pulver, blandningsförhållanden och livslängd

Genom att följa dessa hanteringsinstruktioner bibehålls pulvrets flytbarhet och porbildning förhindras vid tryckning under dussintals byggcykler med samma 316L-batcher.

Vanliga frågor

Sammanfattning

Med finkontrollerad kemi för låga kolhalter med inriktning på biokompatibilitet och svetsbarhet, 316L rostfritt stålpulver används för korrosionsbeständig additiv tillverkning av allt från medicinska implantat till marina komponenter som arbetar i tuffa saltvattenmiljöer. Kol- och spårkvävenivåer på mindre än 0,03% säkerställer att den austenitiska mikrostrukturen motstår grop- och spaltkorrosion i syror, klorider, alkoholer och en mängd olika kemiska lösningar. Genom att kombinera återanvändbara pulver som överskrider ASTM-specifikationerna för partikelstorleksfördelning, satelliter och hallflödeshastighet med optimerade 3D-skrivare kan man få fram täta utskrivna 316L-delar som konkurrerar med och överträffar korrosionsprestandan hos traditionellt tillverkade varianter. I takt med att utvecklingen av skrivarnas hårdvara, programvara och parametrar fortsätter kommer AM-pulver i rostfritt stål 316L att driva på en ökad användning på nya marknader som oljekällor, kemiska reaktorer och kirurgiska verktyg där hög hårdhet, styrka och alkalibeständighet är avgörande.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser