Bagaimana kinerja pencetakan baja tahan karat 316L yang biasa digunakan dalam pembuatan cetakan?

1. Sifat material: Baja tahan karat 316L (UNS S31603/EN 1.4404) adalah jenis baja tahan karat austenitik rendah karbon yang memiliki ketahanan terhadap korosi dan ketangguhan pada suhu tinggi. Komponen utamanya meliputi 16% hingga 18% kromium, 10% hingga 14% nikel, dan 2% hingga 3% molibdenum. Menambahkan molibdenum membuat material jauh lebih tahan terhadap korosi lubang dan celah, terutama di tempat dengan ion klorida. Di tempat-tempat ini, ketahanan korosinya lebih dari tiga kali lipat dari baja tahan karat 304 biasa. 316Baja tahan karat L dapat menahan erosi air laut dalam waktu yang lama, artinya cetakan teknik kelautan yang dibuat dari bahan tersebut akan bertahan 2 hingga 3 kali lebih lama dibandingkan cetakan yang terbuat dari bahan lain.
Selain itu, struktur austenitik baja tahan karat 316L membuatnya sangat kuat pada suhu tinggi. Kekuatan tariknya masih bisa bertahan di atas 400MPa pada suhu 600 derajat, yang jauh lebih tinggi dari ambang batas 200MPa pada baja cetakan biasa. Fitur ini membuatnya sempurna untuk cetakan yang digunakan dalam die-casting dan thermoforming pada suhu tinggi. Cetakan die-untuk wadah baterai mobil energi baru, misalnya, dapat menangani dampak cairan aluminium pada suhu 400 derajat . Satu cetakan dapat bertahan lebih dari 80.000 kali penggunaan, yang 40% lebih lama dibandingkan cetakan baja H13 pada umumnya.
2. Proses pencetakan : menggunakan beberapa jalur teknologi untuk memenuhi kebutuhan pembuatan cetakan
Ada tiga cara utama untuk mencetak 3D baja tahan karat 316L: peleburan laser selektif (SLM), sintering laser logam langsung (DMLS), dan pengaliran pengikat. Masing-masing memiliki fitur teknis dan kegunaannya sendiri:
Metode SLM menggunakan laser dengan kepadatan energi tinggi-untuk melelehkan lapisan bubuk berbentuk bola berukuran 15–53 μm. Hal ini membuat komponen dengan kepadatan 99,5% atau lebih tinggi. Manfaat utamanya adalah dapat mencetak saluran pendingin konformal yang rumit, yang sangat meningkatkan efektivitas pendinginan cetakan. Misalnya, pada cetakan panel mobil besar, saluran air konformal yang dicetak SLM-membuat suhu cetakan lebih merata, mulai dari ± 15 derajat hingga ± 3 derajat , yang memotong waktu siklus sebesar 35%.
Teknologi DMLS: menggunakan laser dengan kepadatan energi lebih rendah untuk melelehkan sebagian bubuk dengan ketebalan 20 hingga 63 μm. Ini bagus untuk mencetak bagian struktural yang besar. Fakta bahwa ia dapat membuat cetakan ringan dengan struktur kisi sarang lebah di dalamnya itulah yang membuatnya begitu istimewa. Hal ini membuat cetakan lebih ringan tanpa kehilangan kekuatan. Pada cetakan bilah mesin pesawat terbang, misalnya, struktur dot matriks yang dihasilkan oleh DMLS memotong berat cetakan sebesar 40% dan kekakuan hanya sebesar 10%.
Teknologi penyemprotan perekat: Gunakan kepala inkjet untuk menyemprotkan perekat satu sama lain untuk merekatkan bubuk berukuran 45–150 μm. Kemudian, degreasing dan sintering akan membuatnya lebih kuat. Teknik ini dapat mencetak dengan kecepatan hingga 500cm³/jam, cukup cepat untuk membuat cetakan blanko dalam skala besar. Misalnya, saat membuat cetakan untuk kotak elektronik konsumen, teknologi penyemprotan perekat memangkas waktu yang diperlukan untuk membuat blanko dari 7 hari menjadi 2 hari dan memotong biaya setiap barang sebesar 60%.
3. Seberapa baik cara kerjanya: Perpaduan yang baik antara akurasi, kekuatan, dan ketahanan terhadap korosi
Akurasi dimensi: Presisi dimensi pencetakan 3D baja tahan karat 316L bisa serendah ± 0,05 mm (untuk ukuran antara 100 mm dan 100 mm), dan kekasaran permukaan Ra < 3,2 μm. Cetakan rongga kompleks yang presisi dapat dibuat dengan menyempurnakan desain struktur pendukung dan pengaturan pencetakan. Misalnya, cetakan mahkota gigi paduan titanium cetak SLM yang digunakan untuk membuat cetakan implan medis memiliki akurasi hingga ± 0,02 mm, yang diperlukan untuk implan klinis.
Sifat fisik: Setelah dipanaskan, komponen cetakan baja tahan karat 316L dapat menahan kekuatan tarik 650MPa, kekuatan luluh 480MPa, dan tingkat perpanjangan 30%. Struktur butiran kecil berbentuk equiaxed yang diciptakan oleh pencetakan 3D membuatnya 15% lebih kuat terhadap kelelahan dibandingkan bahan tempa lainnya. Setelah perlakuan kriogenik, umur kelelahan cetakan cetak DMLS yang digunakan untuk pengemasan semikonduktor meningkat dari 50.000 siklus menjadi 120.000 siklus.
Bagian cetakan baja tahan karat 316L dapat menahan korosi lebih baik daripada bahan pengecoran biasa. Dalam larutan NaCl 3,5%, potensi lubang pada komponen baja tahan karat 316L mencapai +320mV (SCE), yaitu 80mV lebih besar dibandingkan bahan pengecoran tradisional. Lapisan oksida seragam dan padat yang terbentuk selama proses pencetakan memberinya keunggulan dalam hal ketahanan terhadap korosi. 316Baja tahan karat L dapat menahan gas korosif kuat yang dilepaskan saat fluoroplastik terurai dalam waktu lama. Umur cetakan delapan kali lebih lama dibandingkan dengan baja cetakan DC53.
4. Penggunaan dalam bisnis: Dari membuat prototipe hingga membuat banyak
Bidang dirgantara: Untuk pembuatan cetakan tempa cakram turbin mesin jenis tertentu, teknologi SLM digunakan untuk mencetak cetakan baja tahan karat 316L yang lebih ringan 1,2 ton dan lebih berat 680 kg, sekaligus membuatnya 25% lebih kaku. Perubahan ukuran rongga cetakan kurang dari 0,02 mm setelah 5000 siklus pengujian termal, yang memenuhi standar presisi tingkat penerbangan.
Industri kendaraan energi baru: Teknologi DMLS mencetak cetakan yang menggabungkan pipa air pendingin konformal dan struktur pendukung kisi. Hal ini membuat suhu cetakan lebih merata sebesar 40% dan menurunkan jumlah lengkungan pada hasil dari 0,5% menjadi 0,15%. Cetakan ini digunakan dalam skala luas, dengan produksi tahunan 100.000 set.
Di bidang peralatan medis: Kombinasi teknologi penyemprotan perekat dan pemesinan presisi CNC memungkinkan perubahan cepat pada cetakan cangkir asetabular paduan titanium yang digunakan untuk membuat cetakan implan ortopedi. Waktu yang dibutuhkan mulai dari desain hingga produk jadi telah dipangkas dari 45 hari menjadi 7 hari, yang telah memangkas biaya setiap unit sebesar 70%.