GEEBM装置を介した3D印刷冷間加工金型のアプリケーションに関する事例洞察

これらの熱処理アプリケーションは成長していますが、3D印刷は、冷間加工ツールや金型の分野ではほとんど知られていません。 この号では、3DサイエンスバレーとGu Youが事例を使用して、スウェーデンの工具および金型鋼業界のリーダーがGEEBM装置を使用して冷間加工工具を3Dプリントする方法についての洞察を得ました。

材料から3D印刷、後処理UddeholmsまでのUddeholmsのフルプロセスサービス

軽量製品の需要が高まるにつれ、最終製品にはますます高度な高張力鋼が使用されています。これにより、工具鋼や板金部品のスタンピングやトリミングに使用される部品の品質に対する要件が高くなり、製造された部品の使用と寿命を危険にさらさないように、バリがなく、応力集中を回避する必要があります。これにより、板金部品のプレス、成形、およびトリミングに使用される工具およびダイス鋼に対するより高い要件が提唱されます。

スウェーデンの高合金工具鋼メーカーであるUddeholmsは、3D印刷により、耐摩耗性と材料節約型を実現しました。使用される材料は冷間加工工具鋼です。3Dサイエンスバレーの市場の理解によると、この材料の最も重要な性能は優れた耐摩耗性であり、これは通常、硬化構造内の多数の炭化物によって達成されます。炭化物の形成は、特定の合金元素によって促進され、炭素含有量によって制御されます。したがって、冷間加工工具鋼グレードは、炭素含有量の高い高合金鋼グレードです。

ただし、炭素含有量が高いと、3D印刷を使用して金型を製造しようとするときに問題が発生する可能性があります。3Dサイエンスバレーの市場によると、この材料は急速な凝固中に非常に割れやすいとのことです。冷間加工工具鋼は溶接不可能な材料です。また、凝固およびその後の熱処理中の偏析効果により、炭化物の分布が不均一になり、摩耗性能が低下する可能性があります。

レーザーと電子ビーム処理の大きな違いを示す

したがって、3D印刷による冷間加工工具鋼の製造では、レーザー溶融金属3D印刷技術が排除されます。Uddeholmsは、GE Additive Manufacturingの下でArcamの電子ビーム溶融（EBM）プロセスを選択しました。このプロセスはまだ高温ですが、加熱に使用できます。 （デフォーカス）および溶融（フォーカス）。これにより、処理中に温度を制御および維持して、亀裂が形成される可能性を防ぐことができます。

さらに、EBMは、材料と粉末を汚染から保護する真空プロセスであるため、必要な合金の厳密な化学的性質を仕様の範囲内に保つことができます。 3Dサイエンスバレーの理解によれば、溶融プロセス中の高い凝固速度は、炭化物の形成と分布に必要な微細で均一な微細構造をもたらします。



Uddeholm Vanadis4の機械加工GEAdditive Arcam EBMHTを使用した950°Cでの超超硬合金Uddeholms

冷間加工工具鋼材料加工におけるEBM電子ビーム金属3D印刷技術の可能性を解放するために、UddeholmとGE Additiveは、クロム-モリブデン-バナジウム合金鋼であるEBM用のUddeholm Vanadis4追加粉末材料を開発しました。 PM粉末冶金の使用（一軸硬質ダイプレス成形法）が変更され、EBMプロセスに適しています。

Uddeholm Vanadis 4 Extraは、PMバージョンの材料特性を保持し、優れた耐摩耗性と優れた靭性を備え、D2などの従来の冷間加工工具鋼よりも優れています。 Uddeholmは、EBM処理とそれに続く熱処理を通じて、微細に分散した炭化バナジウムを使用して硬化した微細構造を得ることができ、それによって必要な優れた耐摩耗性と優れた靭性を提供できることを発見しました。

電子ビーム処理の利点を示す

EDM電子ビーム金属3D印刷技術によって処理されたUddeholmVanadis 4 Extraモールドは、64 HRCの硬度、2700 MPaの圧縮強度、および20Jの靭性を備えています。 EBMによって処理されたダイは、スタンピング操作でテストされており、ダイの摩耗性能と製造された部品の品質は、Vanadis 4 ExtraPMグレードと非常に似ています。



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3D印刷冷間加工工具の利点は、射出成形用の3D印刷コンフォーマル冷却金型の利点とは異なります。射出成形用の3D印刷コンフォーマル冷却金型の主な目的は、複雑な設計と組み込みの冷却チャネルを実現することです。ただし、一部の従来の冷間加工工具の設計には、最大75％の材料を除去できる大規模な機械加工が必要です。これらの部品の場合、3D印刷により、処理時間、材料費、およびエネルギーを大幅に節約できます。

3D印刷冷間加工工具の典型的な利点は、必要な材料の量を減らすことです。製鉄所で冷間加工工具の製造に使用される材料は、適切な材料グレード、適切なサイズ、適切な材料を適切なタイミングで提供する必要があります。 、アイテムの購入をトリッキーなビジネスにします。現時点では、これは、積層造形が従来の工具および金型製造の優れた補足であることを意味している可能性があります。これらのツールと金型は、適切な原材料を探したり、資金を占有したり、キャッシュフローを破壊したりすることに時間を費やすことなく、同じパフォーマンスを実現できます。



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