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不銹鋼喂料生產(chǎn)之混煉時的粘結(jié)劑與粉末的選擇及重要性
金屬喂料的生產(chǎn)是金屬注射成形行業(yè)不可或缺的組成部分,因為工藝技術(shù)要求注射原料必須為一定大小的均勻顆粒,而不能直接使用粉末。因此,喂料生產(chǎn)對整個行業(yè)來講非常必要。目前大部分金屬喂料都有專業(yè)的供應(yīng)商,有些比較有實力的大型工藝使用商也在喂料生產(chǎn)領(lǐng)域積極探索,試圖降低生產(chǎn)成本的同時生產(chǎn)出適合更多適合自身生產(chǎn)需要的喂料。說到喂料生產(chǎn)就不得不提混煉,混煉是喂料生產(chǎn)的第1步,它是使金屬粉末表面包覆一層粘結(jié)劑,使得金屬粉末和粘結(jié)劑組成均勻一致混合料的過程。業(yè)內(nèi)人士都知道混煉對喂料生產(chǎn)很重要,但卻并不是所有人都能系統(tǒng)知道哪些因素會影響到混煉效果,今天小編就和大家一起從粉末與粘結(jié)劑配比和加料順序的角度了解一下。達(dá)克羅涂層的導(dǎo)電性能不是太好,因此不宜用于導(dǎo)電連接的零件,如電器的接地螺栓等。
為什么要重視金屬粉末與粘結(jié)劑的配比呢?這是因為喂料性能的好壞不會在混煉過程中體現(xiàn)出來,而是會在后續(xù)的注射成形工藝中間接影響注射效果和制品的最終性能。在進(jìn)行混煉時就要考慮到注射成形的難易程度和脫粘后的變形情況。
首先要確定金屬粉末和粘結(jié)劑的搭配比例,當(dāng)粘結(jié)劑比例過大時,會減小喂料的粘度,使金屬粉末顆粒間的接觸減弱,造成后續(xù)脫除粘結(jié)劑時變形嚴(yán)重或坍塌;粘結(jié)劑比例過小時,喂料的粘度雖然提高,但是容易形成空隙,不容易注射,而且脫粘后制品容易裂紋或開裂。綜上,單從技術(shù)領(lǐng)域來看前景一片光明,還有很大的應(yīng)用空間有待開發(fā),從行業(yè)競爭角度,需要穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)人才,配套的優(yōu)質(zhì)資源,以及專業(yè)的企業(yè)管理人才,不斷技術(shù)創(chuàng)新,優(yōu)化管理制度,才能立足于行業(yè)大潮中……。
對于不同的金屬粉末,其混煉時選擇的粘結(jié)劑種類也不同,配比自然也不同。一般要按照粘結(jié)劑和粉末密度算出其質(zhì)量比,按照這個比例來進(jìn)行配比。因此,密煉機的出現(xiàn)是橡膠機械的一項重要成果,至今仍然是塑煉和混煉種的典型的重要設(shè)備,仍在不斷的發(fā)展和完善。有些人還試圖在喂料生產(chǎn)時加入表面活性劑,實驗表明這會降低粘結(jié)劑對粉末的濕潤性,減少粘結(jié)劑的使用量,進(jìn)而提高金屬喂料中金屬粉末的裝載量。
對于混煉時粉末和粘結(jié)劑的加入順序也有比較嚴(yán)格的規(guī)定,加料的順序一般是先加入高熔點組元熔化,然后降溫,加入低熔點組元,然后分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點組元的氣化或分解,分批加入金屬粉可防止降溫太快而導(dǎo)致的扭矩急增,減少設(shè)備損失。
綜上,金屬喂料生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)是混煉,而影響混煉效果的主要因素是粘結(jié)劑和金屬粉末的配比和加入順序,因此進(jìn)行科學(xué)配比和加料對金屬喂料的生產(chǎn)至關(guān)重要。
荷蘭公司用金屬3D打印制造超級摩托車電機冷卻
荷蘭超級摩托車制造商Electric Superbike Twente與金屬3D打印公司K3D合作,為其電動自行車的電機生產(chǎn)新的冷卻外殼。這是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金屬組件,在此前的產(chǎn)品開發(fā)中,他們意識到使用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的電機冷卻外殼并不適合高性能摩托車,因此雙方在設(shè)計第二輛電動摩托車后不久就開始合作。液壓系統(tǒng)由一臺液壓站來操縱兩只小油缸和兩個大油缸,來完成啟閉大蓋、翻動攪拌缸功能。
傳統(tǒng)制造的局限性
超級摩托車團隊的技術(shù)經(jīng)理Feitse Krekt 評論說:“首輛超級摩托車的冷卻外殼由多個部件組成,這些部件使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法,如車削和銑削,很難生產(chǎn)。對于這些生產(chǎn)方法,需要大量的材料,因此最終產(chǎn)品變得非常沉重。而且另外一個問題是,由于車削過程,壁厚需要高于常規(guī),我們無法盡可能高效地冷卻電動機。金屬粉末注射成型技術(shù)的工作原理金屬粉末注射成型技術(shù)是將現(xiàn)代塑料噴射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術(shù)。所以,電機的功率低于預(yù)期,有時需要放慢速度以使電動機不會過熱。”
因此,超級摩托車決定聯(lián)系K3D,K3D是荷蘭一家從Additive Industries購買了metalFab1 金屬3D打印機的公司,自2016年以來已生產(chǎn)超過35,000種產(chǎn)品。
△用于生產(chǎn)冷卻外殼的metalFab1 3D金屬打印機
K3D的首席技術(shù)官Jaap Bulsink解釋說,使用K3D生產(chǎn)的部件使他們能夠享受傳統(tǒng)制造技術(shù)無法提供的設(shè)計自由,“由于采用薄壁設(shè)計,內(nèi)部通道具有zui佳的冷卻性能,只有金屬3D打印才能實現(xiàn)極佳設(shè)計自由度。重要的是,該部件的設(shè)計重量最輕。新型組合材料:MIM可制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料,例如疊片的或兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。該部件打印非常準(zhǔn)確,無需任何后處理即可直接使用。”
這不是3D打印初次用于制造電動摩托車??偛课挥诘聡腂igRep已經(jīng)制造出功能齊全的3D打印電動摩托車,但該自行車僅用于設(shè)計目的,目前還不是一種可行的商業(yè)產(chǎn)品?,F(xiàn)在,我們看到了很多為MIM設(shè)計的新的材料,其中有疊片結(jié)構(gòu)的(硬磁-軟磁,磁性的-非磁性的,傳導(dǎo)性的-絕緣的)、泡沫金屬及孔新建,這些可選擇的項目,都將MIM推進(jìn)到了幾乎沒有工藝可替代的領(lǐng)域。另外,寶馬今年早些時候推出了3D打印概念車架,用于BMW S1000RR運動自行車。
電動超級摩托車目前正在組裝,之后將于2019年5月24日在荷蘭恩斯赫德進(jìn)行測試并最終曝光。
快速模具技術(shù)
正常生產(chǎn)模具的制造成本通常很高,許多情況下需要制作實驗?zāi)>呷グl(fā)現(xiàn)驗證設(shè)計生產(chǎn)整個過程中可能遇到的問題,最終的模具肯定要修改。為適應(yīng)這種情況,出現(xiàn)了許多快速或軟模具技術(shù)用來制造滿足幾百件零件試制的實驗?zāi)>摺?
目前鋁合金、顆粒增強環(huán)氧樹脂、鈹銅、低碳鋼、不銹鋼及鈷合金等已被用作制造軟的金屬注射模具。由于容易成型,鋅、鋁和鉍合金等偶爾也用于制造試驗?zāi)>呒皹悠吩汀?
但由于容易劃傷和損壞,最終的生產(chǎn)模具會采用硬質(zhì)材料。
利用有機硅橡膠模具工藝原理,制作使用壽命有限的MIM塑料注塑模具是一項較新的模具技術(shù)。將熔融塑料澆在母模型腔周圍,凝固硬化后,剖開塑料取出母模模型。壓入受限制的模架中,這樣的塑料模具可以用來承受幾百次的低壓注射試驗。
激光快速原型技術(shù)是一種非常簡單的模具或原型制造方法,采用激光掃描積分堆積塑料或金屬粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技術(shù)的另外一種模具制造工藝是利用堆積的樹脂或紙質(zhì)模型,采用精密鑄造或電鑄方法制造模具型腔。
這些方法制造的模具表面比較粗糙,精度較低,無法滿足生產(chǎn)模具的苛刻要求。
非常大批量生產(chǎn)用的模腔或其組件,容易磨損,快速模具技術(shù)將是一種非常有效的工藝手段。