Wie verbessert die Wärmebehandlung die Verschleißfestigkeit von 3D-gedruckten Bauteilen?
Wie verbessert die Wärmebehandlung die Verschleißfestigkeit von 3D-gedruckten Bauteilen?
Die Herausforderung des Verschleißes bei direkt gedruckten Metallteilen
3D-gedruckte Metallteile, die mittels SLM, DMLS oder EBM hergestellt werden, weisen oft grobe Mikrostrukturen, Eigenspannungen und geringe Oberflächenhärte auf – Faktoren, die zu vorzeitigem Verschleiß unter Reibung oder Kontaktbelastung führen. Diese Probleme schränken die Leistung von Zahnrädern, Werkzeugeinsätzen und hochbelasteten Komponenten ein. Wärmebehandlung verbessert die Verschleißfestigkeit durch Erhöhung der Oberflächenhärte, Verbesserung der Phasenstruktur und Förderung der Kornverfeinerung.
Wichtige Mechanismen, die die Verschleißfestigkeit verbessern
1. Ausscheidungshärtung
Aushärtebehandlungen bei Legierungen wie Werkzeugstahl 1.2709, Werkzeugstahl H13 und SUS630/17-4 PH bilden gleichmäßig verteilte nanoskopische Ausscheidungen, die die Härte deutlich erhöhen und den Verschleiß unter abrasiven oder gleitenden Bedingungen reduzieren.
1.2709 erreicht 50–54 HRC nach 6-stündigem Auslagern bei 490°C
17-4 PH-Stahl erreicht bis zu 40 HRC durch H900-Auslagerung bei 482°C
2. Phasenstabilisierung und -härtung
Lösungsglühen und kontrolliertes Auslagern bei Superlegierungen wie Inconel 718 führen zur Ausscheidung von Gamma-Prime/Gamma-Doppel-Prime-Phasen, die sowohl die Härte als auch die Oberflächenintegrität bei hohen Temperaturen erhöhen.
Führt zu stabiler Verschleißfestigkeit bei Dichtungen und Verbrennungsteilen in der Luft- und Raumfahrt
3. Kornstrukturverfeinerung
Glühen und Anlassen wandeln die bei direkt gedruckten Teilen häufig anzutreffende säulenförmige Kornstruktur in äquiaxiale Körner um. Feine, homogene Kornstrukturen verbessern die Fähigkeit des Bauteils, Oberflächenschäden zu widerstehen.
Besonders wirksam für Werkzeugstahl D2 und SUS316L
4. Spannungsarmglühen und Oberflächenstabilität
Die Entfernung innerer Zugspannungen durch Wärmebehandlung verhindert die Bildung von Oberflächenrissen unter Lastzyklen. Dies ist entscheidend für stoßanfällige Werkzeuge und lasttragende Verschleißflächen.
Ti-6Al-4V und Ti-6Al-4V ELI profitieren von Glühen bei 700–800°C, um die Beständigkeit gegen Reibverschleiß zu erhöhen
Anwendungsbeispiele
Formeinsätze aus Werkzeugstahl H13 für die Kunststoffspritzguss
Gleitmechanismen und Kupplungen aus SUS630
Heißsektionskomponenten von Turbinen aus Inconel 625
Medizinische Schneidwerkzeuge aus Ti-6Al-4V ELI
Empfohlene Dienstleistungen für verschleißfeste Leistung
Um die Verschleißfestigkeit von Funktionsbauteilen zu maximieren, bietet Neway 3DP:
Wärmebehandlung Für Auslagerung, Härtung und Spannungsarmglühen, abgestimmt auf Legierung und Anwendung
PVD-Beschichtung Zur Steigerung der Oberflächenhärte ohne Maßänderung
CNC-Bearbeitung Für die Nachbearbeitung zur Oberflächenverfeinerung und Maßgenauigkeit
