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不銹鋼噴砂工藝處理應(yīng)用及特點
大部分不銹鋼MIM零件的處理,都使用了不銹鋼噴砂工藝處理。那么什么叫噴砂工藝呢?
噴砂工藝,采用壓縮空氣為動力,以形成最調(diào)整噴射將噴料進行高速噴射到被需要處理工件表面。主要有以下幾個功能:
①使工件表面的機械性能得到改善,
②使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度,
③使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化,由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用,提升了疲勞抗性,也同時增加了涂層與噴砂間的著力,讓涂膜更耐久,表面流平和裝飾效果更好?! 〔讳P鋼噴砂工藝處理與其它清理工藝相比有以下特點: 一、噴砂處理是最徹底、最通用、效率高的清理方法。 二、噴砂處理可以在不同粗糙度之間任意選擇,而其它工藝是沒辦法實現(xiàn)這一點的。手工打磨可以打出毛面但速度太慢,化學溶劑清理則清理表面對于光滑不利于涂層粘接。 不銹鋼噴砂工藝主要有以下應(yīng)用: ?。ㄒ唬C加工件毛刺清理與表面美化。噴砂能清理工件表面的微小毛刺,并使工件表面更加平整,清除了毛刺的危害,提高了工件的檔次。并且噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角,使工件顯得更加美觀、更加精密。 ?。ǘ└纳屏慵臋C械性能。不銹鋼噴砂工藝處理,機械零件噴砂后,能在需件表面產(chǎn)生均勻細微的凹凸面(基礎(chǔ)圖式),使?jié)櫥瑵n得到存儲,從而使?jié)櫥瑮l件改善,并減少噪聲提高機械使用壽命?! 。ㄈ┕怙椬饔?。2、回火的目的:①、減少內(nèi)應(yīng)力和降低脆性,淬火件存在著很大的應(yīng)力和脆性,如沒有及時回火往往會產(chǎn)生變形甚至開裂。 ?。ㄋ模┕ぜ垮?、工件粘接前處理。噴砂能把工件表面的銹皮等一切污物清除,并在工件表面建立起十分重要的基礎(chǔ)圖式(即通常所謂的毛面),而且可以通過調(diào)換不同粒度的磨料,達到不同程度的粗糙度,大提高工作與涂料、鍍料的結(jié)合力?;蚴拐辰蛹辰痈喂?,質(zhì)量更好。 ?。ㄎ澹╄T鍛件毛面、熱處理后工件的清理與拋光。噴砂能清理鑄鍛件、熱處理后工件表面的一切污物(如氧化皮、沒污等殘留物),并將工件表面拋光提高工件的光潔度,起到美化工件的作用。噴砂清理能使工件露出均勻一致的金屬本色,使工件外表更美觀,達到美化裝飾的作用。
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。鐵碳合金的基本組織①奧氏體:碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體,常用A表示。
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。3%,如果產(chǎn)品要求的公差很嚴格,MIM燒結(jié)件就需要二次加工,如CNC,數(shù)控車等,MIM的成本也趨向于增加,需要評估比較。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(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。技術(shù)難點及改善關(guān)鍵點:陽極氧化的良率水平關(guān)系到最終產(chǎn)品的成本,提升氧化良率的重點在于適合的氧化劑用量、適合的溫度及電流密度,這需要結(jié)構(gòu)件廠商在生產(chǎn)過程中不斷探索,尋求突破。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??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。那么,如何判定一個產(chǎn)品是否應(yīng)該選擇MIM工藝,也就是選擇MIM工藝的準則是什么呢。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。
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模具去發(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模具。
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模具及樣品原型。
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。
粉末冶金MIM工藝相比傳統(tǒng)精鑄工藝的優(yōu)勢
MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn,而傳統(tǒng)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(chǎn)品形狀自由度是PM所不能達到的。
傳統(tǒng)的精密鑄造(IC)工藝作為一種制作復雜形狀產(chǎn)品極有效的技術(shù),近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產(chǎn)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(shù)上的難題。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(zhì)受到一定限制。MIM技術(shù)起源于歐洲部分國家,開始用于軍事裝備部件開發(fā)并得到應(yīng)用。
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(zhì)。
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(chǎn)品的精度低,產(chǎn)品有局限。
傳統(tǒng)機械加工法:近來靠自動化和數(shù)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(yōu)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(shè)備與刀具,有些零件無法用機械加工完成。相反,MIM可以有效利用材料,形狀自由度不受限制。以上是粉末冶金齒輪一些缺點,不過凡事有利就有弊,相信隨著時代的快速發(fā)展,粉末冶金齒輪的不足點也會慢慢的得到改善。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。