Metal X デザインガイド Part 2

Markforged社の金属3Dプリンター「Metal X」のデザインガイド Part 2です。

Part 1はこちら。

※本記事の内容は本記事の公開時の内容となります。最新版は下記バナーより無料ダウンロードしていただけます。

Metal X デザインガイド

金属の選択と処理

以下は、Metal X システムで利用できる各金属の主な特性と用途、および各材料の熱処理の概要です。熱処理は主に金属部品の延性、靭性、硬度、および強度を変化させます。より高温で処理されたものは、典型的にはより低い強度および硬度を有しますが、より高い延性および靭性を有します。特性は部品のサイズや複雑さによって異なる場合がありますが、焼鈍状態の部品は最も延性が高く最も扱いやすいものです。より具体的な詳細については、当社のデータシートまたは他の熱処理ガイドを参照してください。

17-4 PH(SUS 630)ステンレス鋼

17-4 PH ステンレス鋼は、高強度と優れた耐食性を特徴とする一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼です。 用途に合わせて物理的特性を調整するために、材料を析出硬化させることができます。この溶接が簡単で万能な鋼は、金属加工、航空宇宙、石油化学、および医療業界で広く使用されています。

熱処理情報
焼結後の17-4 PH ステンレス鋼は、容易に加工できる焼鈍に近い状態にあります。部品の再処理が必要な場合にのみ、条件 Aへのアニーリングが必要です。

熱処理：希望の条件に基づいて、部品を右の表に記載された温度と時間で加熱します。焼結後の17-4 は処理前の焼鈍は不要です。すべての部品は空冷する必要があります。

材料データは鍛造材料の典型的な値を反映しています。プリント部品の特性は異なる場合があります。

H-13(SKD61)工具鋼

H-13 工具鋼は、高温硬度と耐摩耗性を特徴とする熱間加工クラスの鋼です。 丈夫で耐衝撃性があり、機械加工や研磨が簡単に行えます。H-13 は熱疲労や早期のヒートチェックに耐性があり、優れた無心焼入れの特性を有しているため、インサート、コア、金型などの成形用途に最適です。

熱処理情報
1. アニーリング：H13 は焼結時に焼鈍されず、熱処理または機械加工の前に焼鈍する必要があります。１時間あたり 222°Cで 845-900 °Cまでパーツを加熱し、部品の最大厚さ１インチ（ 25.4mm）あたり 1時間その温度に保ちます。１時間あたり 28°Cを超えない温度で 538°Cまでゆっくり冷却してから、空気中で冷却を続けます。焼鈍された材料の硬度はおよそ 90-95HRBであるべきです。

2. 予熱：歪みを最小限に抑えるために、部品を１時間あたり 204°Cで 593〜677°Cに加熱して部品を均一にし、 816-871°Cに加熱して再度均等にして二重予熱をします。

3. オーステナイト化： 982〜1032°Cまで急速に加熱し、 30分〜 2時間保持します。 脱炭を最小限に抑えるために、塩浴または雰囲気制御炉を使用してください。

4. 焼入れ：部品を静止空気中で焼入れします。焼入れ後すぐに焼戻しします。大きな部品では、 65°C以下で中断油焼入れをするか、硬度と靭性を最大にすることができますが、プロセス中に割れが発生する恐れがあります。

5. 焼き戻し：部品の最高使用温度を超える最低 28°Cで、右側の表を参考にして焼き戻します。最大部品厚さ１インチあたり１時間で２時間以上焼き戻します。特にヒートチェックが問題となる場合は、最初の温度よりも 14～28℃低い温度で２回目の焼き戻しをすることをお勧めします。 

材料データは鍛造材料の典型的な値を反映しています。このガイドの作成時には、以下が参照されました：
17-4 PHステンレス鋼：ASTM A 564/A 564M: Standard Specification for Hot-Rolled and Cold-Finished AgeHardening Stainless Steel Bars and Shapes
Specialty Steel Supply：specialtysteelsupply.com/brochure/17-4-technical-data.pdf
AK Steel：aksteel.com/sites/default/files/2018-01/174ph201706.pdf
H13工具鋼：ASTM A681: Standard Specification for Tool Steels Alloy
Hudson Tool Steel：hudsontoolsteel.com/technical-data/steelH3
Cincinnati Tool Steel Company：cintool.com/documents/mold_quality/H13.pdf

Metal Xについて興味がありますか？詳細やお見積りについてはお問い合わせ下さい。