MIM工藝中的固相燒結和液相燒結

在金屬注射成形工藝中，燒結是一個非常關鍵的環(huán)節(jié)，它是將脫脂后的多孔坯件進行致密化的過程。因此，國際上普遍認為該技術的發(fā)展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。燒結過程中溫度和時間的把握直接影響到最終成品的性能，在該工藝中，名副其實需要掌握好火候的就是這個環(huán)節(jié)。脫脂后的坯件在進行燒結時粉末在低于其主要組成成分的溫度下通過原子前一來完成粉末顆粒間的聯(lián)結，減少顆粒間的空隙，從而達到致密化的目的。在MIM工藝中，致密化后的坯件還是會具有人們事先設計好的與注射模具相符的形狀，只是經過燒結變得具有了一定強度和性能，可以承受一定的外力，不會像剛脫完脂的坯件那樣多孔易碎。

曾經有人從兩個方面總結MIM燒結的特點，從宏觀來看，坯件整體的氣孔率下降、坯件的致密度提高，從微觀來看，粉末顆粒的原子發(fā)生里質點轉移，使粉末不需要粘結劑的作用便可產生顆粒間的粘結來保持一定的形狀和性能。

燒結的原理就是在一定的溫度下，利用熱的力量刺激粉末的原子使其發(fā)生物理位置的遷移，將粉體狀的坯件變成顆粒聯(lián)結緊密的塊狀的坯件。質量、切削量：對于在切削加工和磨削加工中材料損耗非常、加工非常耗時的零件，MIM在降低生產成本上極有優(yōu)勢。由此可以看出溫度對于燒結的重要性，從理論上來講，溫度越高，燒結過程中產生的原子遷移運動越迅速，從一個位置到另一個位置的原子的量也就越多，燒結過程也就進行得越快。

在實際的生產應用中，人們會經常提到兩個詞：固相燒結和液相燒結，其實這沒有什么費解的，關于二者的區(qū)別，簡單一點說就是根據(jù)燒結溫度不同，固相燒結就是燒結溫度低于所有組成成分的熔點，而液相燒結則是燒結溫度低于主要組成成分的熔點。技術難點及改善關鍵點：陽極氧化的良率水平關系到最終產品的成本，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，這需要結構件廠商在生產過程中不斷探索，尋求突破。同時這兩種燒結方法又有一個共同點：都是不施加外部壓力的情況下進行的。

因此，固相燒結和液相燒結又被成為無壓燒結，這主要是相對于熱壓、熱鍛、熱等靜壓等加壓燒結方法而言的。在MIM工藝中一般都是采用無壓燒結的方法進行坯件的燒結。

還原鐵粉已成為制造業(yè)無法替代的高等級材料

還原鐵粉是粉末冶金和軟磁感應器件的基礎原料，其產品由于具有高度的可加工性，可以制成各種超薄、特異形狀器件，具有極強的抗沖擊、抗腐蝕、耐磨損和高強度特性，廣泛地應用于汽車、機械、船舶、機車等領域，是單純靠熔煉制成的鋼鐵材料所無法替代的高等級材料。有些人還試圖在喂料生產時加入表面活性劑，實驗表明這會降低粘結劑對粉末的濕潤性，減少粘結劑的使用量，進而提高金屬喂料中金屬粉末的裝載量。

　　此外在變壓器磁芯、電感應器件、優(yōu)質焊條、靜電復印、化工、醫(yī)用、食品保鮮等行業(yè)的應用也日趨廣泛。隨著科學技術的發(fā)展，高純鐵粉的應用領域將越來越廣，使用量也越來越大。

　　根據(jù)分析，還原鐵粉的原始材料是氧化鐵皮，主要是以四氧化三鐵存在的。在早期開發(fā)中，使用傳統(tǒng)潤滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進行過生產試驗，生坯廢品率高達50%。由于原本的利用氫氣還原產生的效果不是很好，所以改之為用隧道窯選用碳作為還原劑來還原產品，得到的還原效率還是比較高的，因此以碳作為還原劑在一次還原中進行脫氧處置，被廣泛的應用。

　　由此可見，粉末冶金用還原鐵粉生產工序也是一種一次還原，因此一般都是選用碳即焦末作為還原劑進行還原，形成的為海綿鐵的半成品;形成置換海綿銅鐵粉，當然這還不是最終的產品，還要對其進行破碎處理后再要進行二次還原，這時就可以用氫氣作為還原劑進行還原，得到我們想要的產品。當使清潔的金屬表面相互接觸時，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。

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。,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。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(fā)中，他們意識到使用傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的生產方法，如車削和銑削，很難生產?？傂枨罅浚耗＞哔M和研發(fā)費用對于低需求量的產品，分攤下來后是很難以承受的。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(guī)，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(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(tǒng)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(xiàn)極佳設計自由度。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。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。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構的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料?？偛课挥诘聡腂igRep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(yè)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。