Thép công cụ H13 Nikon SLM Solutions là thép công cụ làm việc nóng dành cho công nghệ in 3D kim loại SLM/L-PBF, nổi bật với độ bền kéo cao, khả năng chống mài mòn và kháng nứt do mỏi nhiệt. Vật liệu đặc biệt phù hợp với khuôn ép nhựa, khuôn đúc áp lực, tooling và các chi tiết làm việc dưới tải cơ học kết hợp chu kỳ nhiệt lặp lại.
Một lợi thế đáng chú ý của H13 là khả năng tạo chi tiết chức năng, không nứt ngay sau quá trình SLM mà không bắt buộc phải xử lý nhiệt. Khi yêu cầu cơ tính cao hơn, các chế độ heat treatment tiếp tục nâng yield strength, độ dẻo hoặc độ cứng; riêng Direct Aging có thể đưa độ cứng trung bình lên 643 HV5. Sau nitriding, độ cứng bề mặt có thể đạt tới 72 HRC.
1. H13 – Thép Công Cụ Làm Việc Nóng Cho Tooling Chịu Tải Cao
H13, tương đương mã vật liệu 1.2344, là thép công cụ mactenxit chứa Chromium được sử dụng rộng rãi trong những ứng dụng tooling yêu cầu đồng thời độ bền, độ dai và khả năng làm việc dưới tải nhiệt.
Nikon SLM Solutions định vị H13 cho các ứng dụng có yêu cầu rất cao về wear resistance, đặc biệt là abrasive wear. Die casting mold và shear knife là hai ví dụ ứng dụng được hãng nêu trực tiếp trong Material Data Sheet. Trên danh mục vật liệu hiện tại, H13 còn được xác định cho injection moulding và tooling.
Đối với các khuôn và tooling phải trải qua chu kỳ gia nhiệt – làm nguội liên tục, khả năng kháng thermal fatigue cracking tạo ra lợi thế rõ rệt. Vật liệu duy trì độ bền cơ học cao trong khi chống lại quá trình hình thành vết nứt do ứng suất nhiệt lặp lại trên bề mặt làm việc.
H13 của Nikon SLM Solutions còn tạo khác biệt ở trạng thái as-built. Quy trình SLM đã được phát triển để tạo ra các chi tiết H13 hoàn chỉnh, không nứt, với độ cứng cao ngay sau in. Heat treatment trở thành một bước mở rộng cơ tính thay vì điều kiện bắt buộc để tạo ra component chức năng.
Vật liệu đạt ASTM A681, AMS 6408 và mã vật liệu 1.2344.
2. Thành Phần Và Đặc Tính Bột H13
Theo ASTM A681, H13 sử dụng nền sắt với Chromium, Molybdenum, Silicon và Vanadium là các nguyên tố hợp kim chính.
|
Nguyên tố |
Tỷ lệ (% khối lượng) |
|
Sắt (Fe) |
Nền |
|
Crom (Cr) |
4,75 – 5,50 |
|
Molypden (Mo) |
1,10 – 1,75 |
|
Silic (Si) |
0,80 – 1,20 |
|
Vanadi (V) |
0,80 – 1,20 |
|
Mangan (Mn) |
0,20 – 0,60 |
|
Carbon (C) |
0,32 – 0,45 |
|
Phốt pho (P) |
Tối đa 0,03 |
|
Lưu huỳnh (S) |
Tối đa 0,03 |
Sự kết hợp giữa Chromium, Molybdenum và Vanadium đóng vai trò quan trọng trong khả năng duy trì độ cứng, chống mài mòn và hiệu suất của H13 trong các ứng dụng làm việc nóng.
Đặc tính bột:
|
Thông số |
Giá trị |
|
Dải kích thước hạt |
10-45 µm |
|
Khối lượng riêng |
≈ 8,0 g/cm³ |
|
Hình dạng hạt |
Dạng cầu (Spherical) |
Bột H13 10-45 µm với hình thái hạt cầu được Nikon SLM Solutions phát triển cùng các bộ parameter riêng cho SLM®280, tạo thành hệ vật liệu – máy – thông số in đồng bộ cho các ứng dụng tooling công nghiệp.
3. Cơ Tính H13 Sau In Và Xử Lý Nhiệt
H13 sở hữu cơ tính cao ngay ở trạng thái chưa xử lý nhiệt. Với bộ SLM®280 Prime 60 µm sử dụng Argon, mẫu Machined đạt tensile strength trung bình 1.990 MPa theo phương Horizontal và 1.940 MPa theo phương Vertical.
|
Chỉ số |
NHT Horizontal |
NHT Vertical |
HARD2 Horizontal |
HARD2 Vertical |
DA1 Horizontal |
DA1 Vertical |
|
Độ bền kéo Rm – trung bình |
1.990 MPa |
1.940 MPa |
1.840 MPa |
1.850 MPa |
2.175 MPa |
2.180 MPa |
|
Giới hạn chảy Rp0.2 – trung bình |
1.030 MPa |
955 MPa |
1.445 MPa |
1.485 MPa |
1.595 MPa |
1.680 MPa |
|
Độ giãn dài A – trung bình |
9% |
8% |
10% |
8% |
7% |
6% |
Ở trạng thái NHT, H13 đã đạt độ cứng trung bình 549 HV5 với bộ Prime. Sau HARD2, độ cứng đạt 555 HV5; với Direct Aging DA1, giá trị tăng lên 643 HV5.
Nikon SLM Solutions hiện công bố hai hướng xử lý nhiệt trên bộ Prime. HARD2 sử dụng hardening tại 1.020°C trong 45 phút, gas quenching bằng Nitrogen, sau đó giữ 4 giờ tại 550°C và làm nguội bằng không khí. DA1 sử dụng direct aging trong 120 phút tại 575°C, sau đó làm nguội bằng không khí.
Direct Aging tạo ra mức cơ tính đặc biệt cao: tensile strength trung bình đạt 2.175 MPa theo phương Horizontal và 2.180 MPa theo phương Vertical, trong khi yield strength đạt tới 1.680 MPa.
Ngoài Prime, H13 còn duy trì cơ tính cao trên các bộ Precision và Productivity. Với Precision 30 µm, độ cứng as-built đạt trung bình 570 HV5; với Productivity 90 µm, độ cứng sau HARD đạt 570 HV5.
Tải Material Data Sheet H13 – Nikon SLM Solutions
4. Khả Năng Chống Mài Mòn Và Mỏi Nhiệt Của H13
Wear resistance là một trong những đặc tính nổi bật nhất của H13. Nikon SLM Solutions đặc biệt nhấn mạnh khả năng chống abrasive wear, giúp vật liệu phù hợp với các bề mặt tooling thường xuyên chịu ma sát, tiếp xúc và tải lặp lại.
Độ cứng cao ngay sau quá trình in tiếp tục gia tăng lợi thế này. Với các parameter được Nikon công bố, độ cứng H13 ở trạng thái chưa xử lý nhiệt nằm quanh 549-570 HV5 tùy bộ thông số, tạo ra component có cơ tính cao ngay từ as-built.
Đối với tooling làm việc nóng, khả năng chống nứt do mỏi nhiệt giúp H13 đáp ứng các chu kỳ nhiệt liên tục trong quá trình sản xuất. Đây là đặc tính đặc biệt giá trị đối với khuôn đúc, khuôn ép và tooling thường xuyên chịu sự thay đổi nhiệt độ giữa các chu kỳ. Nikon hiện liệt kê “resistant to thermal fatigue cracking” là một trong ba đặc tính chính của H13.
Khả năng xử lý bề mặt tiếp tục mở rộng tuổi thọ làm việc của vật liệu. Sau nitriding, Nikon công bố surface hardness của H13 có thể đạt tới 72 HRC, tạo lớp bề mặt cứng cho các vị trí thường xuyên chịu ma sát và mài mòn.
Sự kết hợp giữa high tensile strength, hardness, wear resistance và thermal fatigue resistance giúp H13 trở thành một vật liệu tooling mạnh cho những component phải duy trì geometry và hiệu suất qua số lượng lớn chu kỳ sản xuất.
5. Ứng Dụng H13 Trong Khuôn Ép, Die Casting Và Đồ Gá
Trong injection moulding, H13 phù hợp với mold insert và tooling yêu cầu độ cứng, độ bền cơ học và khả năng chịu tải nhiệt cao. Nikon SLM Solutions hiện liệt kê injection moulding là một trong những nhóm ứng dụng trực tiếp của H13.
Công nghệ SLM/L-PBF còn mở rộng khả năng thiết kế tooling thông qua các internal features và kênh làm mát có geometry phức tạp. Với conformal cooling, các đường dẫn có thể chạy gần theo biên dạng cavity hơn so với các kênh khoan thẳng, cải thiện khả năng giải nhiệt và rút ngắn cycle time. Nikon SLM Solutions xác định conformal cooling là một trong những lợi thế chính của Additive Manufacturing trong ngành tooling.
Đối với die casting mold, H13 kết hợp độ cứng với khả năng chống abrasive wear và thermal fatigue cracking – hai dạng tải đặc trưng khi bề mặt khuôn liên tục tiếp xúc với kim loại nóng và trải qua chu kỳ nhiệt lặp lại. Die casting mold cũng là ứng dụng được Nikon nêu trực tiếp trong Material Data Sheet H13.
Trong các tooling và đồ gá công nghiệp, độ bền kéo cao cùng độ cứng as-built tạo lợi thế cho những component thường xuyên chịu lực, ma sát hoặc môi trường nhiệt. Khả năng sản xuất bằng Additive Manufacturing còn cho phép tối ưu geometry, giảm khối lượng tại vùng không chịu tải và tích hợp nhiều chức năng vào một chi tiết duy nhất.
H13 cũng phù hợp với shear knives và các dụng cụ cắt cần bề mặt cứng, chống mài mòn. Với nitriding, surface hardness lên tới 72 HRC tiếp tục mở rộng hiệu suất của vật liệu trong các ứng dụng này.
6. Máy In 3D Nikon SLM Solutions Cho Thép H13
MDS 2026-02.1 của Nikon SLM Solutions công bố đầy đủ ba cấp parameter H13 trên SLM®280 2.0 và SLM®280 Production System sử dụng laser 400 W.
|
Bộ parameter |
Precision |
Prime |
Productivity |
|
Layer thickness |
30 µm |
60 µm |
90 µm |
|
Machine |
SLM®280 2.0 / SLM®280 Production System |
SLM®280 2.0 / SLM®280 Production System |
SLM®280 2.0 / SLM®280 Production Series |
|
Laser |
400 W |
400 W |
400 W |
|
Theoretical build rate |
20,6 cm³/h |
36,7 cm³/h |
65,6 cm³/h |
|
Mật độ tương đối tối thiểu |
99,8% |
99,9% |
99,7% |
Precision sử dụng layer thickness 30 µm và hướng đến các geometry phức tạp, chi tiết yêu cầu độ phân giải cao. Bộ parameter đạt minimum relative density 99,8% và độ cứng as-built trung bình 570 HV5.
Prime tăng layer thickness lên 60 µm, theoretical build rate đạt 36,7 cm³/h và minimum relative density đạt 99,9%. Đây cũng là bộ parameter có nhiều lựa chọn cơ tính nhất với NHT, HARD2 và Direct Aging DA1.
Productivity sử dụng layer thickness 90 µm, đưa theoretical system build rate lên 65,6 cm³/h với cấu hình Twin Laser. Sau HARD, vật liệu vẫn đạt tensile strength trung bình 1.840 MPa theo phương Horizontal cùng độ cứng 570 HV5.
Ba cấp parameter giúp H13 mở rộng từ tooling yêu cầu độ phân giải cao đến các chương trình sản xuất ưu tiên throughput, trong cùng nền tảng SLM®280.
SLM®280
SLM®280 2.0
7. Mua Thép Công Cụ H13 Nikon SLM Solutions Tại Vinnotek
Vinnotek là đơn vị phân phối Nikon SLM Solutions tại Việt Nam, cung cấp giải pháp in 3D kim loại từ vật liệu, hệ thống máy đến triển khai ứng dụng và hỗ trợ kỹ thuật.
Với H13, doanh nghiệp có thể triển khai đồng bộ bột kim loại 10-45 µm cùng các bộ parameter Precision, Prime và Productivity trên SLM®280. Workflow này đáp ứng nhiều mục tiêu sản xuất khác nhau, từ tooling có geometry phức tạp đến các chi tiết yêu cầu build rate cao hơn.
Trong ngành khuôn mẫu và tooling, công nghệ SLM/L-PBF còn mở rộng khả năng thiết kế các internal channels, conformal cooling và geometry khó thực hiện bằng gia công truyền thống. Kết hợp với đặc tính chống mài mòn và mỏi nhiệt của H13, giải pháp này hướng đến các khuôn, insert và tooling có hiệu suất cao trong môi trường sản xuất lặp lại.
Đội ngũ kỹ thuật Vinnotek hỗ trợ toàn bộ workflow từ vật liệu, thiết lập parameter, sản xuất bằng SLM đến heat treatment, nitriding và các công đoạn hậu xử lý phù hợp với yêu cầu của tooling.
Với độ bền kéo trung bình lên tới 2.180 MPa sau Direct Aging, độ cứng 643 HV5 và khả năng kháng nứt do mỏi nhiệt, thép công cụ H13 Nikon SLM Solutions mang lại giải pháp vật liệu hiệu suất cao cho khuôn ép nhựa, die casting, đồ gá và các tooling chịu tải khắc nghiệt.
Liên hệ Vinnotek để nhận báo giá thép H13 10-45 µm và thông tin kỹ thuật cho hệ thống Nikon SLM Solutions.
Đánh giá
Chưa có đánh giá nào.