山特维克推出硬质合金 3D 打印材料及产品

作者: cnpim CNPIM 11月01日

根据3D科学谷的市场了解,近日山特维克宣布通过引入具有卓越耐磨性能的 3D 打印硬质合金继续扩展其增材制造产品。凭借 160 年领先的材料专业知识和市场上最广泛的金属粉末,山特维克自 1932 年以来一直致力于硬质合金领域的创新。如今,山特维克在硬质合金材料领域处于世界领先地位,例如提供金属切削和采矿工具,例如车削刀片、立铣刀和钻头。现在,山特维克正在扩大其产品范围,还包括3D打印硬质合金组件。



3D打印硬质合金



山特维克



3D打印与刀具



3D科学谷白皮书



实现复杂的形状



硬质合金因其复合结构而具有独特的特性,含一种由韧性粘结剂金属粘合在一起的耐磨相,广泛用于金属切割、农业、食品以及石油和天然气等多个行业。由于其固有的硬度,硬质合金难以加工,尤其是在复杂的几何形状中。



利用其长达一个世纪的材料专业知识,山特维克现在可以提供商业规模的 3D 打印硬质合金,基于通过专有工艺获得的定制粉末——具有设计自由、减少材料浪费和更少的增材制造技术。山特维克的硬质合金粉末经过优化,可3D打印外观精美、工作良好的组件,并且适合在实际应用、苛刻环境和批量生产中使用。



3D打印硬质合金工艺中最关键的部分是使用具有恰到好处的性能的粉末。最重要的是,高密度对材料特性和几何形状方面可实现的质量产生至关重要的影响。山特维克开发了独特的粉末和工艺。3D科学谷了解到山特维克的粉末经过优化,可打印外观精美、效果良好的组件,并且适合在实际应用、苛刻环境和批量生产中使用。值得一提的是,3D 打印硬质合金的能力大大加快了产品的开发与商业化时间。原型制作过去需要 6 到 12 个月,而现在开发到商业化的交货时间是几周的问题。



到目前为止,硬质合金是 3D 打印形状中最硬的材料之一,通过增材制造技术,基本上消除了所有以前的设计限制——使产品开发者能够专注于根据运营需求和要求设计组件,而无需适应特定的形状。



与其他硬质材料相比,一个关键的区别在于这些合金在某种程度上通常很脆,3D科学谷了解到硬质合金的基体结构主要由钴和碳化钨组成,具有独特的韧性。



由于材料具有极高的耐用性,打印组件非常适合大多数希望优化生产效率的行业,包括那些在具有挑战性的环境中运行的行业:



切削刀具



硬质合金可以说是最成功和广泛使用的切削刀具材料,例如用于金属、混凝土、木材和其他材料的车削刀片、钻头或锯头。



增材制造在数量和设计方面带来了灵活性的范式转变,并允许高效生产单一的定制刀具,直至大规模定制和生产。新的和创新的设计可以包括,例如,高效的切削几何形状、任何侧面和任何形状的断屑槽、集成冷却、增加的切削刃数量等等。



耐磨损部件



基本上每个行业都存在磨损挑战,耐磨损部件极大地影响服务间隔以及正常运行时间和生产力。硬质合金的耐磨性非常好,与任何钢或金属合金相比,通常可以将部件的使用寿命延长 3-20 倍。



许多人一直在与传统硬质合金制造所带来的设计限制作斗争——这使得这些部件的全部潜力无法实现。通过实施增材制造,可以高效地生产几乎任何复杂几何形状的一系列产品,从而在各个行业实现改进的功能。与增材制造特别相关的是具有流体通道、端口和类似部件的组件,因为通道和其他任意空腔很难钻孔,但3D打印起来没有问题。



喷嘴



喷嘴用于多个行业和应用,并且经常受到严重磨损。硬质合金具有出色的耐磨性,与任何钢或金属合金相比,通常可以将部件的使用寿命延长 3-20 倍。



制造硬质合金喷嘴以前提出了挑战,既昂贵又在设计优化方面受到限制。使用3D打印-增材制造技术,喷嘴可以高效地制造,具有弯曲通道、螺纹和其他安装解决方案等特性,并且可以及时交付。



上升发展中的粘结剂喷射3D 打印硬质合金



传统加工工艺, 通常通过将碳化钨粉末均匀地压在柔性袋中来制造具有高纵横比的大尺寸硬质合金工件或碳化物工件(例如立铣刀和钻头刀柄)。虽然均压法的生产周期比成型方法长,但是该工具的制造成本较低,因此该方法更适合于小批量生产。



硬质合金工件也可以通过挤压或注塑成型来形成。挤出工艺更适合于轴对称成形工件的大规模生产,而注塑工艺通常用于复杂形状工件的大规模生产。在两种模塑方法中,碳化钨粉末的等级悬浮在有机粘合剂中,这赋予碳化钨混合物如牙膏的均匀性。然后将混合物通过孔挤出或模塑成模腔。碳化钨粉末等级的特征决定了混合物中粉末与粘结剂的最佳比例,并且对混合物通过挤出孔口或进入模腔的流动具有重要影响。



通过模塑,均压,挤压或注塑成型工件之后,需要在最终烧结阶段之前从工件上除去有机粘合剂。烧结去除工件中的孔隙,使其完全(或基本上)致密。在烧结时,压制成形工件中的金属结合变成液体,但是在毛细力和颗粒接触的共同作用下工件仍然可以保持其形状。



烧结后,工件的几何形状保持不变,但尺寸缩小。为了在烧结后获得所需的工件尺寸,在设计工具时需要考虑收缩率。在设计用于制造每个工具的碳化钨粉末等级时,必须确保在适当的压力下压制时具有正确的收缩率。



熟悉Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的业界人士不难发现,传统注塑成型工艺制造的硬质合金工件流程中的脱脂,烧结过程与粘结剂喷射金属3D打印技术所需要的后处理过程是一致的。



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