Обзор: Лазерная наплавка с порошком 316L
Лазерная наплавка, как процесс 3D-печати, является методом направленного энергетического осаждения (DED). Он включает в себя одновременную подачу порошкового материала и использование мощного лазерного луча для создания расплава на подложке, наращивая материал слой за слоем для формирования 3D-объекта или нанесения покрытия на поверхность.
Нержавеющая сталь 316L является одним из самых популярных и универсальных материалов для этого процесса благодаря отличному балансу свойств.
Процесс: Как работает лазерная наплавка (DED) с 316L
Подача порошка: Сферический порошок 316L подается через коаксиальное или внеосевое сопло, направляясь точно в фокус лазерного луча.
Лазерное плавление: Мощный лазер (часто волоконный лазер) создает небольшую локализованную ванну расплава на поверхности подложки (или предыдущего слоя).
Нанесение материала: Порошковый 316L впрыскивается в эту ванну расплава, где он мгновенно плавится и сплавляется с подложкой.
Послойное наращивание: Головка лазера и узел сопла перемещаются в соответствии с запрограммированным путем (ЧПУ), нанося дорожки материала бок о бок для создания одного слоя. Процесс повторяется, наращивая деталь вверх.
Защита: Весь процесс проводится под слоем инертного газа (аргона или азота) для предотвращения окисления расплавленной нержавеющей стали, что имеет решающее значение для поддержания коррозионной стойкости 316L.
Основные характеристики порошка 316L для лазерной наплавки
Свойства порошка имеют решающее значение для стабильного и качественного процесса:
| Характеристика |
Требования к лазерной наплавке |
Почему это важно |
| Форма частиц |
Сферическая |
Обеспечивает стабильный поток из питателя, равномерное плавление и высокую плотность в готовой детали. |
| Распределение частиц по размерам |
Обычно 45-105 мкм или 50-150 мкм (крупнее, чем для порошковой постельной плавки) |
Более крупный порошок с меньшей вероятностью будет сдуваться защитным газом и лучше подходит для системы подачи порошка сдувом. Он также имеет меньшую площадь поверхности, уменьшая поглощение кислорода. |
| Текучесть |
Отличная |
Предотвращает засорение в питателе и сопле, обеспечивая постоянную скорость подачи материала для равномерных слоев наплавки. |
| Химический состав |
Должен соответствовать ASTM A240 для 316L (низкоуглеродистая, ~17% Cr, ~12% Ni, ~2,5% Mo) |
Низкое содержание углерода предотвращает выпадение карбидов во время быстрого охлаждения, сохраняя коррозионную стойкость. Молибден (Mo) является ключевым для стойкости к питтингу. |
Преимущества использования 316L в лазерной наплавке
Отличная коррозионная стойкость: Основная причина выбора 316L. Он исключительно хорошо работает в агрессивных средах, включая среды, содержащие хлориды (например, морские, химическая обработка).
Хорошие механические свойства: Обеспечивает сочетание хорошей прочности, ударной вязкости и пластичности в состоянии после наплавки.
Ремонт и восстановление: Это основное применение. Изношенные или поврежденные компоненты (например, валы, клапаны, крыльчатки), изготовленные из нержавеющей стали 300-й серии, могут быть восстановлены до своих первоначальных размеров и характеристик путем наплавки 316L.
Крупномасштабное производство и гибридное производство: DED не ограничено порошковым слоем, что позволяет создавать очень большие металлические конструкции или добавлять элементы к существующим кованым или обработанным деталям.
Функционально градуированные материалы: Можно смешивать порошок 316L с другими порошками (например, Inconel, Stellite) во время процесса для создания переходной зоны с градуированными свойствами.
Типичные области применения
Ремонт и капитальный ремонт компонентов:
Ремонт эродированных крыльчаток насосов и корпусов.
Восстановление изношенных валов турбин и компонентов двигателей.
Восстановление неточно обработанных деталей.
Поверхностная наплавка для защиты от износа и коррозии:
Нанесение коррозионностойкого слоя 316L на более дешевую подложку из низколегированной стали (например, для химических резервуаров, труб, клапанов).
3D-производство крупных деталей:
Изготовление крупных деталей, близких к конечной форме, таких как гребные винты, промышленные клапаны и нестандартная оснастка.
Гибридное производство:
Форма, близкая к конечной, создается с помощью DED, а затем доводится до высокой точности с помощью механической обработки с ЧПУ, и все это на одной и той же платформе станка.
Сравнение с порошковой постельной плавкой (например, SLM/L-PBF)
Важно отличать лазерную наплавку (DED) от более распространенного процесса 3D-печати, селективного лазерного плавления (SLM).
| Характеристика |
Лазерная наплавка (DED) с 316L |
Порошковая постельная плавка (SLM/L-PBF) с 316L |
| Область построения |
Очень большая (метры) |
Ограничена размером порошкового слоя (обычно < 500 мм) |
| Разрешение и качество поверхности |
Ниже (более шероховатая поверхность, требуется механическая обработка) |
Выше (мелкие детали, более гладкая поверхность после изготовления) |
| Скорость печати |
Очень высокая (в кг/час) |
Медленнее (в см³/час) |
| Точность и сложность |
Ниже, подходит для более простых, крупных геометрий |
Выше, способна создавать очень сложные, замысловатые геометрии |
| Основной вариант использования |
Ремонт, крупные детали, покрытия, гибридное производство |
Производство сложных деталей конечного использования и прототипов |
| Размер порошка |
Более крупный (45-150 мкм) |
Более мелкий (15-45 мкм) |
| Эффективность использования материала |
Ниже (часть порошка тратится) |
Очень высокая (неиспользованный порошок перерабатывается) |
Заключение
Порошок нержавеющей стали 316L является идеальным сырьем для 3D-печати лазерной наплавкой (DED). Сочетание превосходной коррозионной стойкости, хороших механических свойств и свариваемости делает его идеальным для требовательных применений, таких как ремонт компонентов, защита поверхности и производство крупномасштабных промышленных деталей. Хотя он не обеспечивает мелкую детализацию порошковой постельной плавки, его сильная сторона заключается в скорости, масштабируемости и уникальной способности добавлять материал к существующим компонентам.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
