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燒結(jié)治具及其作用

燒結(jié)治具是粉末冶金工藝燒結(jié)過(guò)程中不可或缺的輔助工具，主要用于支撐和固定工件，以確保在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中工件能夠均勻燒結(jié)，保持所需的形狀和尺寸精度。燒結(jié)治具結(jié)構(gòu)主要包括治具主體，及用于支撐待燒結(jié)產(chǎn)品的支持部。燒結(jié)治具通常由耐高溫、熱穩(wěn)定性好的材料制成，如陶瓷、金屬或石墨等。燒結(jié)治具在燒結(jié)過(guò)程中的作用至關(guān)重要，可以防止工件在高溫下發(fā)生變形、裂紋或坍塌。

燒結(jié)治具的主要作用

支撐和固定：燒結(jié)治具為工件提供機(jī)械支撐，防止其在燒結(jié)過(guò)程中因重力或熱應(yīng)力而發(fā)生變形或位移。

熱傳導(dǎo)：良好的熱傳導(dǎo)性能有助于燒結(jié)過(guò)程中熱量的均勻分布，提高燒結(jié)效率和質(zhì)量。

防止粘附：燒結(jié)治具可避免工件與爐內(nèi)其他部件接觸，并且在治具表面涂覆防粘層或進(jìn)行硬化處理，可以防止工件在燒結(jié)過(guò)程中與治具表面粘附，便于后續(xù)的分離和處理。

提高成品率：通過(guò)使用合適的燒結(jié)治具，可以顯著提高產(chǎn)品的成品率和可靠性。

制造燒結(jié)治具的影響因素

在制造業(yè)中，燒結(jié)治具的設(shè)計(jì)與制造對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著直接影響。治具的設(shè)計(jì)需要考慮到與工件的熱膨脹系數(shù)相匹配，以保證燒結(jié)過(guò)程中的同步收縮，避免因熱膨脹不均勻而導(dǎo)致的工件損壞，所以材料的選擇尤為重要。此外，燒結(jié)治具的尺寸精度、耐用性和表面處理等都是影響燒結(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。燒結(jié)治具制造業(yè)需要不斷創(chuàng)新和發(fā)展，以適應(yīng)日益嚴(yán)格的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和多樣化的應(yīng)用需求。

制造燒結(jié)治具的影響因素

材料選擇：治具材料需要與工件材料有相近的熱膨脹系數(shù)和燒結(jié)溫度，以保證燒結(jié)過(guò)程中的同步收縮。

尺寸精度：治具的尺寸和形狀設(shè)計(jì)需要精確，以確保與工件的配合和支撐效果。

表面處理：治具表面可能需要特殊處理，以提高其在燒結(jié)過(guò)程中的性能。

耐用性：治具需要能夠承受多次燒結(jié)循環(huán)，具有良好的耐用性和化學(xué)穩(wěn)定性。

3D打印及PEP制備燒結(jié)治具的優(yōu)勢(shì)

目前，主要通過(guò)精密鑄造和CNC加工實(shí)現(xiàn)治具的制造，而不同的工件生產(chǎn)需要使用不同類型的燒結(jié)治具。傳統(tǒng)制造方式需要開(kāi)模并進(jìn)行多次試制，導(dǎo)致投入大量的時(shí)間和資源成本，而且還無(wú)法實(shí)現(xiàn)太復(fù)雜的治具制作。采用先進(jìn)的材料和制造技術(shù)，來(lái)提高治具的耐用性和穩(wěn)定性，以及開(kāi)發(fā)更加精密和復(fù)雜的治具，以滿足高精度和復(fù)雜形狀工件的燒結(jié)要求，已是勢(shì)在必行。

▲PEP制備陶瓷燒結(jié)治具 @升華三維

與傳統(tǒng)的工具制造方式相比，3D打印技術(shù)更適用于制作燒結(jié)治具。3D打印可根據(jù)具體工件需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，且快速制作出適用于不同工藝的燒結(jié)治具；3D打印可實(shí)現(xiàn)燒結(jié)治具無(wú)模制造，且可快速迭代，大大節(jié)省了時(shí)間和資源。此外，3D打印在燒結(jié)治具的輕量化方向獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，不僅可以降低材料成本，還可以減少能源消耗。

粉末擠出3D打印（PEP）技術(shù)是一種結(jié)合了粉末冶金工藝的金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)。利用基于PEP的獨(dú)立雙噴嘴3D打印設(shè)備，在制作燒結(jié)治具方面能充分發(fā)揮3D打印的靈活設(shè)計(jì)與制備優(yōu)勢(shì)，并完美融合到粉末冶金工藝中，以極簡(jiǎn)的工藝步驟解決復(fù)雜工件與治具的成型及燒結(jié)問(wèn)題，在燒結(jié)治具應(yīng)用中擁有巨大潛力。

▲PEP制備的陶瓷治具和金屬零件 @升華三維

PEP技術(shù)制備燒結(jié)治具的主要優(yōu)勢(shì)

成本效益：PEP技術(shù)不需要昂貴的高能量激光器件，可極大地減少了3D打印設(shè)備的投入成本。此外，打印材料及生坯可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，有效利用率高，進(jìn)一步降低了成本。

高契合度：PEP技術(shù)具有低溫成型、高溫成性的特性，可以在低溫下打印出生坯，然后通過(guò)燒結(jié)過(guò)程獲得最終產(chǎn)品，與燒結(jié)治具的工藝步驟和應(yīng)用場(chǎng)景契合度高。

材料適應(yīng)性：PEP技術(shù)具有類同于PIM工藝的材料體系，對(duì)燒結(jié)治具在材料適配上有更好的適應(yīng)性，可選擇到與工件材料相近熱膨脹系數(shù)和燒結(jié)溫度的治具材料。

設(shè)備適應(yīng)性：3D打印機(jī)采用獨(dú)立雙噴嘴設(shè)計(jì)，在同一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)不同材料的復(fù)雜工件與治具的快速成型，對(duì)兩者的尺寸精度和設(shè)計(jì)把控更精準(zhǔn)。

PEP在制備燒結(jié)治具的應(yīng)用前景

燒結(jié)治具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，其設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，滿足日益復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用需求。通過(guò)3D 打印技術(shù)制作燒結(jié)治具，可以大大提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

PEP工藝可同時(shí)滿足工件和燒結(jié)治具的高自由度設(shè)計(jì)和快速制備，目前已為粉末冶金行業(yè)客戶在3D打印工件及燒結(jié)治具方面提供解決方案，以適應(yīng)其更復(fù)雜的工件形狀和更高的生產(chǎn)效率要求。PEP工藝基于先進(jìn)的3D打印技術(shù)和成熟的粉末冶金工藝體系，不管是在對(duì)金屬及陶瓷材料的廣泛適配上，還是在與傳統(tǒng)粉末冶金制造的契合度上，都能發(fā)揮出其獨(dú)特的技術(shù)魅力，能進(jìn)一步提高燒結(jié)治具的利用率。在電子制造、汽車(chē)制造、航空航天、能源、化工等領(lǐng)域都有著有廣闊的應(yīng)用前景。

▲PEP制備的陶瓷治具和金屬零件 @升華三維

升華三維緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，致力于利用PEP技術(shù)幫助客戶開(kāi)發(fā)符合更高要求的應(yīng)用產(chǎn)品，助力傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)，激活發(fā)展新動(dòng)力。公司現(xiàn)已建成完備的PEP工藝鏈，支持從材料配方開(kāi)發(fā)、打印設(shè)備定制、到脫脂燒結(jié)工藝適配的靈活增材制造方案，可為金屬/陶瓷的復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件和燒結(jié)治具的設(shè)計(jì)制造上提供完整工藝支持和服務(wù)。