東莞鐵基粉末冶金常用解決方案「聚鑫金屬」

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。通過熱處理可以使滲碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。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。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。☆公差如果要求的公差緊密時，由于需要后續加工，MIM的成本趨向于增加，燒結件的公差大概在±0。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。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。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。發黑處理現在常用的方法有傳統的堿性加溫發黑和出現較晚的常溫發黑兩種。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。

金屬粉末增塑擠壓成型與注射成形工藝比較

粉末冶金技術發展到今天已經有了不少的分支和不同的工藝，在這其中zui具有代表性的兩種工藝非增塑擠壓成型和注射成形莫屬了，雖然同屬于粉末冶金，但是它們又有很多不同，今天就讓小編帶大家一起來了解一下吧。

先來看看金屬粉末增塑擠壓成形工藝，這是一種在金屬粉末包套擠壓等工藝的基礎上發展而來的，可以在較低的溫度下對具有優良流動性的銅、鎢、硬質合金、高熔點金屬間化合物以及陶瓷材料進行擠壓成形的新工藝。目前該工藝已經有了專用的連續擠壓設備。鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強度、硬度低的組織。該工藝過程使用的物料是添加了一定量增速劑的具有優良流動性的金屬粉末。利用該工藝生產的坯件，在經過干燥、燒結之后就可以成為最終成品了。

再來看一下另外一種新型的金屬零部件成形工藝—金屬注射成形。MIM(metalInjectionMolding，金屬注射成型)雖然是一個小行業，相關從業人員不超過幾百萬。它是將傳統的粉末冶金和現代塑料注塑技術相結合并依托于粘結劑配方研發和喂料生產技術的一種近凈成形工藝。它是一種發展歷史久遠但發展速度緩慢的成形工藝，該工藝的基本流程就是將金屬粉末和粘結劑的混合物在一定的溫度和壓力條件xia注入特定的模腔中得到接近最終產品尺寸和形狀的坯件，再對坯件進行脫粘、燒結得到具備一定機械性能的最終成品的過程。

通過以上的描述可以看出，粉末增塑擠壓成形與注射成形有很多相同的優點，所以近幾年這兩種工藝都得到了迅猛發展，兩者共同的優點總結一下有四點：近凈成形，都可以一次成形最接近制品最終形狀的坯件;利用傳統的鑄造、機加工等防范難以生產的形狀的金屬制品，尤其是小型復雜零件和細長零件的成形中占有很大優勢;可適用的材料范圍都相當廣泛，一些用常規辦法不好制備成品的材料都可以采用此兩種方法;該兩種方法可以作為新材料及其產品的新的研發方法。粉末燒結氣氛是指粉末冶金制品在燒結時，燒結爐內的實際氣氛，常用的燒結氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。

兩者一個顯著共同點是都要使用粘結劑。從粘結劑的選用及配方上來看，兩者采用的粘結劑都可以歸為三大體系，蠟基、jia基纖維素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的質量比范圍。從工藝上來看，都要在坯件成形以后進行粘結劑的徹底脫除。

但是兩者也有很明顯的不同，在原料上，增塑擠壓成形使用的金屬粉末粒度變化區間比較大，從幾微米到幾百微米都可以使用;而金屬注射成形對金屬粉末的要求比較高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之間，對粉末制備方法和粉末形狀有著更高的要求，因此成形后的制品更致密，燒結時收縮率小，尺寸精度更高。在傳動過程中，可由電機同步轉速，經彈性聯軸器至減速機后，由輸出裝置傳動快漿，使其達到規定的轉速，也可由變頻器進行調速。

如果要說兩者的差異的話，成形設備和物料受力的的不同是其另外一個顯著的區別，增塑擠壓成形采用的是專用螺桿擠壓成形機，物料處于兩向壓縮和一向擠出拉伸的變形，其中的擠壓力一般不會超過300Mpa;而注射成形采用的注射成形機，在成形過程中物料受到的是三向壓應力，其變形是三向力的壓縮變形。步驟如下﹕1使表面粗糙度達到一定要求﹐可通過表面磨光﹐拋光等工藝方法來實現。

通過兩者共同點和不同點的比較，我們認識到，兩者都是當今粉末冶金技術新的發展方向，都可以在成形難加工材料的小尺寸復雜形狀制品方面發揮優勢，如果在精密度要求不是特別高的情況下可以采用增塑擠壓成形工藝以降低生產成本，而精密度要求高的制品的成形則只能通過對粉末粒度要求嚴格的金屬粉末注射成形來實現。,效率高,其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風設備,加溫艱難。

粉末冶金MIM工藝相比傳統精鑄工藝的優勢

MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn，而傳統粉末冶金（PM）的原料粉末粒度為50—100urn。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細粉末。MIM產品形狀自由度是PM所不能達到的。

傳統的精密鑄造（IC）工藝作為一種制作復雜形狀產品極有效的技術，近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產品，但礙于陶心的強度以及鑄液的流動性限制，該工藝仍有某些技術上的難題。捏合機可制成普通型、壓力型、真空型、高溫型四種，調溫形式采用夾套、蒸汽加熱、油加熱、水冷卻等方法，采用液壓翻缸及啟蓋。一般而言，此工藝制造大、中型零件較為合適，而小型復雜零件則MIM工藝較為合適，而且IC工藝材質受到一定限制。

壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點、鑄流性好的材料，而MIM工藝適合各種材質。

精密鍛造可以成型復雜零件，但不能成型三維復雜的小型零件，其產品的精度低，產品有局限。

傳統機械加工法：近來靠自動化和數控提升加工能力，在效率和精度上有很大的進展，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工車、刨、銑、磨、鉆、拋等完成零件形狀的方式，機械加工的方法精度和復雜度遠優于其他方法，但是因為材料的有效利用率低，且形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。MIM技術是目前金屬零部件成型最科學的精凈成型技術，其特點在于成本低，性能優異，可根據不同需求靈活調整各項性能指數，應用領域非常廣泛。相反，MIM可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對于小型、復雜、高難度形狀的精密零件的制造，MIM工藝比較機械式加工而言，其成本較低且效率高，具有競爭力。