金属粉末***成型工作原理

金属粉末***成型技术的工作原理金属粉末***成型技术是将现代塑料喷射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。

其基本工艺过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下(~150℃)用喷射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，***后经烧结致密化得到***终产品。

金属粉末***成型技术工艺与传统工艺相比，具有精度高、***均匀、性能优异，生产成本低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物***器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵工及航空航天等工业领域。因此，国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为“当今***热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。在小批量生产的情况下，粉末冶金齿轮的生产成本可能比传统制造方法的成本高。

金属***成形用不锈钢粉的生产工艺

金属***成形技术由陶瓷零件的粉末***成形技术发展而来，是一种新型的粉末冶金近净成形技术。金属***成形技术技术的主要生产步骤如下：金属粉末与粘结剂混合——制粒——***成形——脱脂——烧结——后续处理——***终产品该技术适用于大批量生产性能高、形状复杂的小尺寸的粉末冶金零部件，如瑞士的手表业用来生产手表零件。 近几十年来，MIM技术发展势头迅猛，能应用的材料体系包括：Fe-Ni合金、不锈钢、工具钢、高比重合金、硬质合金、钛合金、镍基超合金、金属间化合物、氧化铝、氧化锆等。金属***成形技术要求粉末粒度为微米级以下，形状近球形。此外对粉末的松装密度、摇实密度、粉末长径比、自然坡度角、粒度分布也有一定的要求。主要集中在深圳、上海、江苏、浙江等沿海城市，据不完全统计有两百多家。目前生产金属***成形技术用粉末的主要方法有：水雾化法、气体雾化法、羰基法。常用的不锈钢金属的粉末牌号有：304L，316L， 317L，410L，430L，434L，440A，440C，17-4PH等。

对于水雾化法其制作流程为：

选用不锈钢原料——中频感应炉内熔化——成份调整——脱氧除渣——雾化制粉——质量检测——筛分——包装入库主要用到的设备有：中频感应熔炉、高压水泵、全封闭式制粉装置、循环水水池、筛分和包装设备、检测仪器等。

对于气雾化法其制作流程为：

选用不锈钢原料——中频感应炉内熔化——成份调整——脱氧除渣——雾化制粉——质量检测——筛分——包装入库主要用到的设备有：中频感应熔炉、氮气源和雾化装置、循环水水池、筛分和包装设备、检测仪器等。

每种方法各有其优缺点：水雾化法是主要的制粉工艺，其效率高、大规模生产比较经济，可使粉末细微化，但形状不规则，这有利于保形，但所用粘结剂较多，影响精度。此外，水与金属高温反应形成的氧化膜妨碍烧结。气体雾化法是生产金属***成形技术用粉的主要方法，它生产的粉末为球形，氧化程度低，所需粘结剂少，成形性好，但极细粉收率低，价格高，保形性差，且粘结剂中的C，N，H，O对烧结体有影响。羰基法生产的粉末纯度高、开头稳定、粒度极细，它***适合于 MIM，但仅限于Fe,Ni等粉体，不能满足品种的要求。为了满足金属***成形技术用粉的要求，许多制粉公司对上述方法进行了改进，还发展了微雾化、层流雾化等制粉方法。结合力及再涂性能好：达克罗涂层与金属基体有良好的结合力，而且与其他附加涂层有强烈的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。现在通常是水雾化粉和气雾化粉混合使用，前者提高振实密度后者维持保形性。目前采用水雾化粉也可生产相对密度大于99%的烧结体，因此较大型零件只使用水雾化粉，较小型零件使用气雾化粉

荷兰公司用金属3D打印制造超级摩托车电机冷却

荷兰超级摩托车制造商Electric Superbike Twente与金属3D打印公司K3D合作，为其电动自行车的电机生产新的冷却外壳。这是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金属组件，在此前的产品开发中，他们意识到使用传统技术生产的电机冷却外壳并不适合高性能摩托车，因此双方在设计第二辆电动摩托车后不久就开始合作。4）外部加热汽化系统，改变了过去液体滴酸的干扰，提升了脱脂效率。

传统制造的局限性

超级摩托车团队的技术经理Feitse Krekt 评论说：“首辆超级摩托车的冷却外壳由多个部件组成，这些部件使用传统的生产方法，如车削和铣削，很难生产。对于这些生产方法，需要大量的材料，因此***终产品变得非常沉重。而且另外一个问题是，由于车削过程，壁厚需要高于常规，我们无法尽可能***地冷却电动机。并可通过PLC实时控制及记录生产中的温度、时间、粘度等相关数据。所以，电机的功率低于预期，有时需要放慢速度以使电动机不会过热。”

因此，超级摩托车决定联系K3D，K3D是荷兰一家从Additive Industries购买了MetalFab1 金属3D打印机的公司，自2016年以来已生产超过35,000种产品。

△用于生产冷却外壳的MetalFab1 3D金属打印机

K3D的首席技术官Jaap Bulsink解释说，使用K3D生产的部件使他们能够享受传统制造技术无法提供的设计自由，“由于采用薄壁设计，内部通***有***佳的冷却性能，只有金属3D打印才能实现***设计自由度。重要的是，该部件的设计重量***轻。该部件打印非常准确，无需任何后处理即可直接使用。因为面心立方晶格的r-Fe总的间隙量虽比a-Fe的小，但空隙半径比较大，所以能溶较多的碳。”

这不是3D打印初次用于制造电动摩托车。总部位于德国的BigRep已经制造出功能齐全的3D打印电动摩托车，但该自行车仅用于设计目的，目前还不是一种可行的商业产品。另外，宝马今年早些时候推出了3D打印概念车架，用于BMW S1000RR运动自行车。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈。

电动超级摩托车目前正在组装，之后将于2019年5月24日在荷兰恩斯赫德进行测试并***终***。