傳統(tǒng)制造鎢的工藝缺陷及難點(diǎn)
鎢及鎢合金是典型的難熔金屬和難成形材料。超高的密度、硬度、光澤度和質(zhì)感,耐腐蝕性、延展性及導(dǎo)熱性好,電性能優(yōu)良,抗拉強(qiáng)度高,低熱膨脹,吸收射線能力強(qiáng),被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、國(guó)防軍工、航空航天、電子信息、能源、化工冶金、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域。長(zhǎng)久以來(lái)鎢產(chǎn)品加工對(duì)于鎢行業(yè)內(nèi)的人來(lái)說(shuō)亦是難題,加工工藝也僅局限于傳統(tǒng)的粉末冶金方式,如何實(shí)現(xiàn)其快速原型制造一直屬于極具挑戰(zhàn)性的工作。因其熔點(diǎn)高、硬度大和脆性大的特點(diǎn),導(dǎo)致極其容易出現(xiàn)變形、裂痕和夾心等缺陷,甚至無(wú)法制備出形狀復(fù)雜的鎢零件。如何攻克鎢的加工難問(wèn)題是業(yè)內(nèi)不斷探索的重點(diǎn)。
近年隨著醫(yī)療器械、國(guó)防軍工和航空航天等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對(duì)鎢材零部件結(jié)構(gòu)提出更高要求,如具有薄壁、曲面、彎曲管道、孔和槽等特征,利用傳統(tǒng)制造技術(shù)制備鎢基金屬產(chǎn)品,主要存在以下問(wèn)題:1、由于較高的熔點(diǎn)和低溫脆性,一般的鑄造和機(jī)加工方法無(wú)法制備鎢或鎢合金材;2、即使采用粉末冶金方法,所得常規(guī)燒結(jié)態(tài)的鎢材存在密度低、強(qiáng)度低、塑性差以及雜質(zhì)含量難以控制等缺點(diǎn);3、鎢材零部件的結(jié)構(gòu)有薄壁、曲面、孔、槽以及彎曲管道等特征,采用粉末冶金方法難以實(shí)現(xiàn)成形。3D打印對(duì)高端裝備發(fā)展產(chǎn)生的影響
3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命制造領(lǐng)域的典型代表技術(shù),3D打印的發(fā)展受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。近年來(lái),3D打印技術(shù)日益受到重視,關(guān)鍵技術(shù)研究不斷取得突破,性能不斷提升。特別是鎢合金優(yōu)良的綜合性能,在醫(yī)療器械、國(guó)防軍工和航空航天等高端裝備領(lǐng)域的應(yīng)用都取得重要進(jìn)展,并進(jìn)入發(fā)展與應(yīng)用的快車道。但3D打印技術(shù)尚處于技術(shù)發(fā)展階段,還存在可打印原材料少,打印精度較低速度較慢,打印成本高等問(wèn)題,制約了其在高端裝備中的進(jìn)一步應(yīng)用。隨著材料技術(shù),高精度控制技術(shù),高效制造技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,3D打印技術(shù)必將在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造相比,3D打印具有小批量制造成本低、速度快,復(fù)雜制造能力好,材料利用率高,適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。3D打印技術(shù)制造滿足了產(chǎn)品趨向緊湊型、高效性、模塊化、多材料的發(fā)展趨勢(shì),特別是用于異形、結(jié)構(gòu)一體化、薄壁、微通道、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)等加工,3D打印具有傳統(tǒng)制造技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)。3D打印將在高端裝備的設(shè)計(jì),復(fù)雜、昂貴部件的制造,以及維修保障等方面得到廣泛的應(yīng)用,對(duì)高端裝備發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。然而,鎢的特殊之處在于它的熔點(diǎn)可高達(dá)3410℃,且硬度極高,這是鎢及其制品能夠被廣泛應(yīng)用在高端裝備領(lǐng)域的重要優(yōu)勢(shì)之一。不過(guò)在3D打印領(lǐng)域當(dāng)中,鎢材料的加工也成為了需要攻克的一大技術(shù)難點(diǎn)。為解決這一問(wèn)題,升華三維通過(guò)首創(chuàng)的“3D打印+粉末冶金”相結(jié)合的金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)——粉末擠出打印技術(shù)(PEP):利用3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)鎢基金屬材料的無(wú)模成型,打印出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輕量化設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及一體成型的結(jié)構(gòu)件生坯,然后再結(jié)合粉末冶金的脫脂燒結(jié)等工藝進(jìn)行后處理,獲得最終的高性能部件。PEP技術(shù)具有低溫成形,高溫成性的特點(diǎn),可以確保產(chǎn)品性能的一致性,從而獲得滿足實(shí)際應(yīng)用需求的產(chǎn)品。△粉末擠出打印技術(shù)(PEP)
升華三維在成功攻克鎢合金制備難點(diǎn)的同時(shí),還自主研發(fā)了一種鎢合金3D打印顆粒料UPGM-96WNIFE,可用于生產(chǎn)鎢合金部件。利用PEP技術(shù)的3D打印設(shè)備熱融擠出系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成形控制。采用打印與脫脂燒結(jié)分開(kāi)的工藝模式,不僅縮短了制備周期,并且很好地解決鎢材料加工中極易出現(xiàn)的變形、裂痕、夾心等問(wèn)題。為鎢加工制造探索新出路,有助于進(jìn)一步推動(dòng)高端裝備應(yīng)用的快速發(fā)展。△鎢合金3D打印樣品展示(來(lái)源:升華三維)升華三維作為從材料開(kāi)發(fā)制備、3D打印設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、脫脂燒結(jié)工藝到打印服務(wù)一整套高性能間接3D打印整體解決方案的供應(yīng)商。已掌握金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)在打印裝備及核心器件、成形材料、工藝及軟件等關(guān)鍵核心技術(shù),并不斷深挖技術(shù)潛能,不斷滿足高端裝備領(lǐng)域市場(chǎng)應(yīng)用需求,助力相關(guān)領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。PEP技術(shù)的應(yīng)用,不僅可以解決鎢材料傳統(tǒng)制造技術(shù)難以解決的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的加工制造問(wèn)題。還能為解決航空航天、國(guó)防軍工、汽車、船舶、能源、化工、醫(yī)療等廣大制造業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件減重設(shè)計(jì)及制造問(wèn)題提供一種新的解決途徑。目前,升華三維已完全掌握了鎢及其合金的增材制造能力,現(xiàn)已推出鎢合金3D打印服務(wù),歡迎各位新老客戶在線咨詢: