鋼是以鐵為主要成分的合金,在我們生活中有著比鋁還高的出現(xiàn)頻率。不銹鋼(StainlessSteel)的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜的形成,材料比較堅硬,還有多種顏色可選,如銀色、古銅色以及白色,常被用于SLM(選擇性激光熔化)技術(shù)的3D打印工藝中。
其實,不銹鋼的不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明,鋼在大氣、水等弱介質(zhì)和硝酸等氧化性介質(zhì)中,其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高,當鉻含量達到一定的百分比時,鋼的耐蝕性發(fā)生突變,即從易生銹到不易生銹,從不耐蝕到耐腐蝕。
不銹鋼的特性如下:
1.耐腐蝕性能好,比普通鋼長久耐用。
2.強度高。
3.耐高溫氧化,因此能夠抗火災。
4.容易塑性加工,且焊接性能好。
5.光潔度高,維護簡單。
傳統(tǒng)制造工藝(切削)加工不銹鋼材料主要有以下幾個難點。
1.切削力大、溫度高導致刀具磨損。
由于不銹鋼強度大,切削時切向應力大,因而切削力大。加上材料導熱性差,造成切削溫度高,因此刀具容易磨損。
2.加工硬化嚴重。
部分高溫合金不銹鋼在加工切削時加工硬化傾向大,通常是普通碳素鋼的數(shù)倍,刀具在加工硬化區(qū)域內(nèi)切削,壽命會縮短。
3.容易黏刀。
不銹鋼均存在加工時切削強韌、切削溫度很高的特點。當強韌的切削流經(jīng)前刀面時,將產(chǎn)生黏結(jié)、熔焊等黏刀現(xiàn)象,影響加工零件表面的粗糙度。
而SLM技術(shù)加工不銹鋼解決了傳統(tǒng)切削方式加工的弊端。3D打印不銹鋼材料使用SLM技術(shù)可制造不受幾何形狀限制的零部件,縮短了產(chǎn)品的開發(fā)制造周期,可快速高效地進行小批量復雜零部件的制造。3D打印的不銹鋼常被用在首飾、功能構(gòu)件和藝術(shù)品等領(lǐng)域。下圖的3D打印餐具,就是利用不銹鋼材料,最后在外表鍍銀制成。
3D打印鍍銀不銹鋼餐具
利用不銹鋼材料3D打印的藝術(shù)品
3D打印的不銹鋼復雜物件
利用不銹鋼材料打印的工業(yè)物件
直接打印不銹鋼飾品在國內(nèi)已經(jīng)有了較成熟的應用。以前我們提到過,珠寶首飾行業(yè)應用3D打印技術(shù)是非常早的,一般是用在蠟模的制作環(huán)節(jié),使用可鑄造的光敏樹脂或者蠟打印首飾蠟模,然后再進行失蠟鑄造做成金屬首飾。利用3D打印不銹鋼首飾大大提高了生產(chǎn)效率,時間縮短40%以上,生產(chǎn)成本降低了20%以上,尤其對于復雜結(jié)構(gòu)、小批量個性化的定制加工更加容易。
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