看这家企业如何为耐磨零件制造开发3D打印材料与工艺？

Sirius

2020-05-28 15:10:36

金属粉末材料企业VBN 针对耐磨零部件制造需求，开发增材制造-3D打印粉末材料与增材制造工艺。成功开发的应用及其增材制造工艺，将以技术许可的方式融入用户的生产流程中。

结合应用开发粉末与工艺

瑞典金属粉末材料公司VBN Components 正致力于结合具体的工业应用需求与增材制造-3D打印工艺，开发新一代高强度、含碳化物的高速钢材料。根据观察，这类材料适合制造耐磨损部件，如齿轮加工刀具、食品加工设备零部件、采矿设备零部件等。

VBN 材料与增材制造工艺的工业应用

耐磨钢材料具有广泛的工业用途，它们属于传统制造技术难加工的材料，VBN 通过电子束熔融（EBM）3D打印技术实现了这类材料的制造。

VBN 开发的EBM 金属3D打印高合金高速钢粉末材料被命名为Vibenite系列，目前已开发出5种不同型号的材料。VBN 针对每种材料开发了对应的增材制造工艺，以满足不同领域的制造需求。包括：

- 耐腐蚀、耐磨Vibenite 350 高合金钢

该材料的洛氏硬度为60 HRC，维氏硬度为 680-700 HV，具有高铬含量，适用于制造注塑模具、泵、泵壳、轴承和阀门部件，以及制造泵叶轮等要求复杂形状和高性能的产品。

- 高耐磨、高韧性高合金钢 Vibenite 150

该材料具有细晶粒Fe基体，碳化物分散良好，洛氏硬度为58-64 HRC，维氏硬度为 600-780 HV。该材料适用于产品功能原型制造，难加工零件、刀架、具有高耐磨性和韧性要求的冷加工应用，塑料加工工具和易损件制造。

- 耐磨、耐热材料 Vibenite 280

该材料的洛氏硬度为63-70 HRC，维氏硬度为780-1000 HV，具有非常高含量细小、分散良好的碳化物，适用于制造滚齿刀、成型刀具，电动切割刀具以及磨损部件。VBN 已经证明该材料与增材制造工艺，可制造出具有更高生产效率的机械加工刀具，例如用于汽车动力总成生产的刀具。

沃尔沃建筑设备公司正在使用通过Vibenite 280材料制造的齿轮加工滚齿刀，并与传统高合金钢制造的标准滚齿刀进行了比较。结论是，当Vibenite 280材料制造的刀具以正常进给运行时（切割深度相同），刀具使用寿命延长至2.2倍。

如果放到每年2万个汽车齿轮加工生命周期中进行成本分析，意味着每个齿轮加工的总生产成本降低了15-20％。在双切削进给的情况下，成本进一步降低15-20％。每个齿轮加工的总生产成本可降低30-40％。此外，更换刀具的需求下降至50%。

- 坚硬材料Vibenite 290

Vibenite 290 含有25％的碳化物，洛氏硬度为68-72 HRC，维氏硬度为940-1100 HV。VBN 通过增材制造技术实现了这一难加工材料的加工，应用包括制造金属切削工具等高磨损应用。

- 新型混合硬质合金 Vibenite 480

Vibenite 480是2018年底开发出来的新材料，含有约65％的碳化物，混合了高速钢和硬质合金。这种新型混合硬质合金具有750°C的长期耐热性、耐腐蚀性，并且具有磁性。

应用目标是替代高合金钢，从而提高生产效率和几何复杂性。比如说在金属切削刀具制造领域，这一材料及增材制造工艺可以替代械加工进行钢棒料加工的方式，制造出复杂的刀具，并用于更高速度的金属切削。除此之外，增材制造 Vibenite 480 材料还可以被用于制造一体化零件，比传统硬质合金工艺所能实现的尺寸更大。

根据观察，增材制造工艺为耐磨材料制造带来以下优势：通过增材制造生产磨损零件时,不再需要对棒材的初始锻造、轧制以及重型加工，而是直接将粉末材料进行成型。另一点就是带来了零部件性能和使用寿命的提升。