3D प्रिंटिंग के बाद 316L और 7075 की सामान्य ताकत कितनी होती है?

विनिर्माण और इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, 3D प्रिंटिंग के बाद 316L स्टेनलेस स्टील और 7075 एल्युमिनियम की ताकत का स्तर Direct Metal Laser Sintering (DMLS) जैसी प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित अद्वितीय सूक्ष्म संरचनाओं का प्रत्यक्ष परिणाम है। यह समझना महत्वपूर्ण है कि “as-printed” गुण उनके व्रॉट (wrought) समकक्षों से काफी भिन्न होते हैं और विशिष्ट प्रिंटिंग पैरामीटर और बाद की पोस्ट-प्रोसेसिंग पर अत्यधिक निर्भर करते हैं।

316L स्टेनलेस स्टील DMLS गुण

DMLS-उत्पादित 316L आम तौर पर अपने एनील्ड व्रॉट रूप की तुलना में अधिक ताकत लेकिन थोड़ी कम नम्यता प्रदर्शित करता है, क्योंकि इसमें अत्यधिक सूक्ष्म सेलुलर सूक्ष्म संरचना और तेज़ ठोसकरण से उत्पन्न अवशिष्ट तनाव होते हैं।

• As-Printed (DMLS) सामान्य यांत्रिक गुण:

  • अंतिम तन्यता ताकत (UTS): 500 - 700 MPa

  • यील्ड स्ट्रेंथ (0.2% ऑफसेट): 400 - 550 MPa

  • ब्रेक पर लंबाई वृद्धि: 30 - 50%

• व्रॉट 316L (एनील्ड) से तुलना:

  • UTS: ~485 MPa

  • यील्ड स्ट्रेंथ: ~170 MPa

  • लंबाई वृद्धि: ~40%

• मुख्य निष्कर्ष: As-printed DMLS 316L में काफी अधिक यील्ड स्ट्रेंथ होती है (अक्सर दोगुने से भी अधिक) जबकि उत्कृष्ट नम्यता और संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखता है। यह इसे चिकित्सा उपकरण और एयरोस्पेस और एविएशन उद्योगों में मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

• हीट ट्रीटमेंट का प्रभाव: तनाव-राहत एनीलिंग आंतरिक तनावों को कम करती है लेकिन ताकत में थोड़ी कमी लाती है। सॉल्यूशन एनीलिंग (पूर्ण एनील) सूक्ष्म संरचना को पुनः क्रिस्टलीकृत करता है, जिससे गुण व्रॉट एनील्ड मानों के करीब आ जाते हैं — यील्ड स्ट्रेंथ कम होती है लेकिन अधिकतम नम्यता बहाल होती है।

7075 एल्युमिनियम मिश्र धातु DMLS गुण

7075 एल्युमिनियम की स्थिति अधिक जटिल है और लेजर-आधारित पाउडर बेड फ्यूजन के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती प्रस्तुत करती है। 7075 एक उच्च-ताकत, अवक्षेपण-हार्डनेबल मिश्र धातु है (Zn मुख्य मिश्र धातु तत्व के रूप में) जो DMLS में तीव्र शीतलन के दौरान गर्म दरार और ठोसकरण दरार के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है।

• As-Printed (DMLS) सामान्य यांत्रिक गुण (यदि क्रैक-फ्री प्रोसेसिंग प्राप्त हो):

  • UTS: 200 - 350 MPa

  • यील्ड स्ट्रेंथ: 100 - 250 MPa

  • लंबाई वृद्धि: 1 - 5%

• व्रॉट 7075-T6 से तुलना:

  • UTS: ~570 MPa

  • यील्ड स्ट्रेंथ: ~500 MPa

  • लंबाई वृद्धि: ~10%

• मुख्य निष्कर्ष: As-printed DMLS 7075 में काफी कम ताकत और नम्यता होती है जब इसकी तुलना व्रॉट T6 सामग्री से की जाती है। यह प्रक्रिया अक्सर सूक्ष्म दरारों के कारण कम घनत्व वाला भंगुर भाग देती है।

• विशेषीकृत दृष्टिकोण और विकल्प:

  • नैनोपार्टिकल फंक्शनलाइज़ेशन: अनुसंधान और विशेष प्रक्रियाएँ 7075 पाउडर को नैनोपार्टिकल्स (जैसे Zr या TiB2) से कोटिंग करने में शामिल हैं, जिससे सूक्ष्म-दानेदार संरचना बनती है और दरारों को दबाया जाता है। इससे उम्र बढ़ने के बाद 500 MPa UTS तक की ताकत प्राप्त की जा सकती है।

  • DMLS के लिए वैकल्पिक एल्युमिनियम मिश्र धातुएँ: इन कारणों से, उच्च-ताकत DMLS एल्युमिनियम के लिए उद्योग मानक AlSi10Mg या Scalmalloy® हैं।

    • AlSi10Mg (as-built + aged): UTS ~400 MPa, YS ~250 MPa. यह ताकत, हल्केपन और प्रिंटेबिलिटी का अच्छा संयोजन प्रदान करता है।

    • Scalmalloy® (एक स्वामित्वयुक्त Al-Mg-Sc मिश्र धातु): UTS ~520 MPa, YS ~480 MPa, लंबाई वृद्धि ~10%. यह वर्तमान में DMLS के लिए उपलब्ध सबसे उच्च-ताकत एल्युमिनियम मिश्र धातु है, जिसे विशेष रूप से एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सारांश और इंजीनियरिंग प्रभाव

इंजीनियरिंग मार्गदर्शन:

1. उच्च-ताकत स्टेनलेस अनुप्रयोगों के लिए: DMLS 316L एक उत्कृष्ट विकल्प है, जो व्रॉट सामग्री की तुलना में बेहतर यील्ड स्ट्रेंथ प्रदान करता है। यह पैसिवेशन से लाभान्वित होता है, जिससे सर्वोत्तम संक्षारण प्रतिरोध प्राप्त होता है।

2. उच्च-ताकत एल्युमिनियम अनुप्रयोगों के लिए: DMLS के लिए मानक 7075 से बचें। इसके बजाय, अच्छा सर्वांगीण प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए AlSi10Mg चुनें या सर्वोच्च ताकत के लिए Scalmalloy® निर्दिष्ट करें। इन भागों को सतह संरक्षण के लिए एनोडाइजिंग से और भी बेहतर बनाया जा सकता है।

3. हमेशा सत्यापन करें: यांत्रिक गुण प्रक्रिया-विशिष्ट होते हैं। महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, हमेशा अपने विशिष्ट बिल्ड पैरामीटर के आधार पर निर्माण विक्रेता से मटेरियल टेस्ट रिपोर्ट की मांग करें।