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熱處理四把火---金屬注射成型

金屬熱處理有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝，俗稱“四把火”。

一、第1把火——退火：

1、退火是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到 平衡狀態，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。

2、退火的目的：

①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應力，防止工件變形、開裂。

②軟化工件以便進行切削加工。

③細化晶粒，改善組織以提高工件的機械性能。

④為最終熱處理(淬火、回火)作好組織準備。

二、第二把火——正火：

1、正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效 果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

2、正火的目的：

①可以消除鑄、鍛、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織，軋材中的帶狀組織;細化晶粒;并可作為淬火前的預先熱處理。

②可以消除網狀二次滲碳體，并使珠光體細化，不但改善機械性能，而且有利于以后的球化退火。

③可以消除晶界的游離滲碳體，以改善其深沖性能。

三、金屬熱處理的第三把火——淬火：

1、淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水 溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。

2、淬火的目的：

①、提高金屬成材或零件的機械性能。例如:提高工具、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限，提高軸類零件的綜合機械性能等。

②、改善某些特殊鋼的材料性能或化學性能。如提高不銹鋼的耐蝕性，增加磁鋼的永磁性等。

四、金屬熱處理的第四把火——回火：

1、回火為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于 710℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。

2、回火的目的：

①、減少內應力和降低脆性，淬火件存在著很大的應力和脆性，如沒有及時回火往往會產生變形甚至開裂。

②、調整工件的機械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，為了滿足各種工件不同的性能要求，可以通過回火來調整，硬度，強度，塑性和韌性。

③、穩定工件尺寸。通過回火可使金相組織趨十穩定，以保證在以后的使用過程中不再發生變形。

④、改善某些合金鋼的切削性能。

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新的冷卻外殼。說到喂料生產就不得不提混煉，混煉是喂料生產的第1步，它是使金屬粉末表面包覆一層粘結劑，使得金屬粉末和粘結劑組成均勻一致混合料的過程。這是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金屬組件，在此前的產品開發中，他們意識到使用傳統技術生產的電機冷卻外殼并不適合高性能摩托車，因此雙方在設計第二輛電動摩托車后不久就開始合作。

傳統制造的局限性

超級摩托車團隊的技術經理Feitse Krekt 評論說：“首輛超級摩托車的冷卻外殼由多個部件組成，這些部件使用傳統的生產方法，如車削和銑削，很難生產。并可通過PLC實時控制及記錄生產中的溫度、時間、粘度等相關數據。對于這些生產方法，需要大量的材料，因此最終產品變得非常沉重。而且另外一個問題是，由于車削過程，壁厚需要高于常規，我們無法盡可能高效地冷卻電動機。所以，電機的功率低于預期，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年以來已生產超過35,000種產品。

△用于生產冷卻外殼的metalFab1 3D金屬打印機

K3D的首席技術官Jaap Bulsink解釋說，使用K3D生產的部件使他們能夠享受傳統制造技術無法提供的設計自由，“由于采用薄壁設計，內部通道具有zui佳的冷卻性能，只有金屬3D打印才能實現極佳設計自由度。MIM工藝的制程技術、材料和設備在國內已經越來越成熟，應用范圍也非常廣。重要的是，該部件的設計重量最輕。該部件打印非常準確，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。下表列出了幾種主要MIM粘結劑體系的優缺點：熱塑性粘結劑一般由高分子聚合物、低分子物質以及必要的添加劑組成（石蠟基粘結劑、油基粘結劑等分類是根據低分子物質來區分的）。總部位于德國的BigRep已經制造出功能齊全的3D打印電動摩托車，但該自行車僅用于設計目的，目前還不是一種可行的商業產品。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行測試并最終曝光。

多組分材料復合注射成型技術

單一化學成分材料制成的零件很難滿足現代制造業對零件功能復合集成化的各種特殊要求，一個零件的不同部位采用不同材料制造，滿足不同功能要求是現代零件制造的一個發展趨勢。

塑料工業中廣泛應用的雙色（多色）注射成型技術引入金屬的注射成型領域，使得批量化高效治區精密復雜金屬或陶瓷復合材料成為可能。

復合注射成型技術的原理是一臺注射機同時裝有兩套或多套料筒，每套料筒中的注射料各部相同。達克羅中含有對環境和人體有害的鉻離子，尤其是六價鉻離子具有致癌作用。多腔模具定模可以圍繞轉軸旋轉，在每個位置是不同型腔同時注入不同的注射料。zui初的注射坯留在最里邊，冷卻后開模，但并不馬上脫模。定模旋轉到一定角度后，定模合模，整個型腔相對于di一次注射坯料向外擴張，隨后進行第二次不同注射料的注射成型。每個零件經過多次注射而成，最后脫模頂出。

多組分材料復合注射成型技術的引入，可以滿足單體零件功能、性能集成復合化及節省貴重原材料、降低成本的要求。

復合技術在許多領域有廣泛的應用前景，例如鋼-硬質合金或陶瓷切削刀具、沉淀硬化不銹鋼-鐵鋁合金噴油嘴、磁性與非磁性電子元件等已經獲得成功應用。