激發(fā)3D打印活力，汽車用低合金鋼“浮出水面”
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:45
當(dāng)今增材制造(AM)行業(yè)最大的瓶頸之一 – 尤其是金屬增材制造(AM)–是用于3D打印的材料十分有限。在通過更傳統(tǒng)的制造工藝加工零件時(shí)則有大量的金屬合金可供選擇，卻難以找到符合工業(yè)制造特定要求的可3D打印金屬粉末。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，GKN推出的低合金鋼擴(kuò)大了激光粉末床熔化金屬3D打印工藝(LPBF)和粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝(Binder Jetting)的材料范圍。
GKN低合金鋼粉末材料.來源：GKN
激活3D打印汽車應(yīng)用前景
目前，GKN增材制造材料業(yè)務(wù)提供了許多用于增材制造的先進(jìn)金屬粉末，包括其ANCORTI ? 鈦合金系列和ANCORAM ? 特種鋼系列，以及鎳基合金，鋁合金和銅合金。
在其鋼粉業(yè)務(wù)中，GKN增材制造材料業(yè)務(wù)開創(chuàng)了用于增材制造的新型低合金鋼粉，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)材料的機(jī)械性能，包括鑄造、鍛造和MIM鋼等工藝所加工的材料性能。這些突破性的低合金鋼粉為汽車行業(yè)等行業(yè)引入增材制造工藝創(chuàng)造了新機(jī)遇，其中可擴(kuò)展性和成本是關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。
汽車用低合金鋼
GKN增材制造材料業(yè)務(wù)部門與汽車行業(yè)的合作伙伴合作，開發(fā)出根據(jù)化學(xué)成分定制的用于增材制造工藝的低合金鋼粉末，這些材料滿足行業(yè)要求，并滿足金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)(MPIF)和ASTM國際組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。
GKN增材制造材料的ANCORAM?4605是一種含有鎳，鉬和錳的氣體或水霧化低合金鋼粉，已經(jīng)上市銷售，被認(rèn)為是制造特殊厚截面零件的理想選擇。而所有低合金鋼的粒度均適用于LPBF和粘合劑噴射工藝。
GKN還成功開發(fā)出20MnCr5，這是另一種低合金鋼粉末材料，適用于汽車原型制造應(yīng)用，提供汽車零件所需要的機(jī)械性能。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，保時(shí)捷工程公司在確定這種材料的應(yīng)用可行性后，開發(fā)了一種新的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)(延伸閱讀：快速走向新途徑，GKN和保時(shí)捷通過金屬3D打印開發(fā)電子驅(qū)動(dòng)動(dòng)力總成)。20MnCr5鋼粉具有高強(qiáng)度、高延展性、高疲勞強(qiáng)度，通過表面硬化具有優(yōu)異的耐磨性。
20MnCr5材料對(duì)于汽車行業(yè)來說打開了增材制造的新空間，汽車行業(yè)將首先通過這種低合金鋼材料進(jìn)行原型制造，然后確認(rèn)是否可擴(kuò)展到大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。通過3D打印制造的零件允許工程師在幾周內(nèi)(如果不是幾天)完成設(shè)計(jì)驗(yàn)證，并進(jìn)入到下一輪的設(shè)計(jì)迭代周期中。
GKN 20MnCr5鋼粉。來源：GKN
這種特殊的20MnCr5低合金鋼粉末不僅針對(duì)汽車應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化：它還特別適用于LPBF的粒度和成分。通過氣體霧化產(chǎn)生的粉末具有優(yōu)異的流動(dòng)性和可印刷性，從而實(shí)現(xiàn)了成本有效的LPBF工藝。
除了20MnCr5粉末外，GKN增材制造材料還開發(fā)了一系列用于增材制造的低合金鋼粉末，這些粉末在淬透性，熱處理和機(jī)械性能方面各不相同。每種粉末的區(qū)別在于不同的金屬組成，其中包含不同水平的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、鉬(Mo)、鎳(Ni)和鉻(Cr)。
GKN開發(fā)的3D打印用低合金鋼粉。來源：GKN
通過改變每種合金的化學(xué)成分，GKN增材制造材料正在創(chuàng)造用于增材制造的新型金屬粉末，以滿足工業(yè)合作伙伴的各種機(jī)械性能要求。材料可通過氣霧化或水霧化獲得，粒度可根據(jù)增材制造工藝進(jìn)行調(diào)整。由于霧化技術(shù)的可擴(kuò)展性，利用水霧化創(chuàng)造了實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)量而不犧牲性能的機(jī)會(huì)。
水霧化與氣霧化的比較。來源：GKN
當(dāng)然開發(fā)這些材料并不是一帆風(fēng)順的，GKN在開發(fā)更多低合金鋼粉時(shí)必須克服很多挑戰(zhàn)。其中一個(gè)主要困難是低合金鋼中的高碳含量，這在傳統(tǒng)制造中具有關(guān)鍵的高強(qiáng)度特性。然而，對(duì)于增材制造過程，高碳含量經(jīng)常導(dǎo)致3D打印過程中的破裂并最終導(dǎo)致缺陷部件。因此，GKN正在尋找可替代的化學(xué)成分，以確保強(qiáng)度和可3D打印的特性，而不會(huì)增加碳含量。
GKN增材制造材料的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠匹配工業(yè)制造商習(xí)慣使用的鑄造，鍛造或MIM工藝用金屬材料所實(shí)現(xiàn)的機(jī)械性能。GKN增材制造材料的低合金鋼材料在彌合當(dāng)前3D打印用材料方面的差距方向上前進(jìn)了一大步，為汽車和其他領(lǐng)域的金屬3D打印開辟了新的應(yīng)用空間。
名詞解釋：
低合金鋼：指合金元素總量小于5%的合金鋼。低合金鋼是相對(duì)于碳鋼而言的，是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素。加入的合金量超過碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的一般含量時(shí)，稱這種鋼為合金鋼。當(dāng)合金總量低于5%時(shí)稱為低合金鋼，普通合金鋼一般在3.5%以下，合金含量在5-10%之間稱為中合金鋼，大于10%的稱為高合金鋼
淬透性：指在規(guī)定條件下用試樣淬透層深度和硬度分布來表征的材料特征，它主要取決于材料的臨界淬火冷速的大小。在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時(shí)得到淬硬層深度大小的能力，它表示鋼接受淬火的能力。（來源：3D科學(xué)谷）
3D打印,3D打印汽車零部件,增材制造
快速鏈接
聯(lián)系我們
電話：0311-82898906 18032939645
傳真：0311-82898906
郵箱： jyzczz@hbjyjt.com
地址：河北省石家莊市平山縣南甸鎮(zhèn)敬業(yè)工業(yè)園區(qū)
在線留言
微信公眾號(hào)
官方抖音號(hào)
版權(quán)所有：河北敬業(yè)增材制造科技有限公司
網(wǎng)站建設(shè):中企動(dòng)力 石家莊 | SEO