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燒結治具及其作用

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

▲燒結治具 @網絡

燒結治具的主要作用

支撐和固定：燒結治具為工件提供機械支撐，防止其在燒結過程中因重力或熱應力而發生變形或位移。

熱傳導：良好的熱傳導性能有助于燒結過程中熱量的均勻分布，提高燒結效率和質量。

防止粘附：燒結治具可避免工件與爐內其他部件接觸，并且在治具表面涂覆防粘層或進行硬化處理，可以防止工件在燒結過程中與治具表面粘附，便于后續的分離和處理。

提高成品率：通過使用合適的燒結治具，可以顯著提高產品的成品率和可靠性。

制造燒結治具的影響因素 

在制造業中，燒結治具的設計與制造對產品的質量和生產效率有著直接影響。治具的設計需要考慮到與工件的熱膨脹系數相匹配，以保證燒結過程中的同步收縮，避免因熱膨脹不均勻而導致的工件損壞，所以材料的選擇尤為重要。此外，燒結治具的尺寸精度、耐用性和表面處理等都是影響燒結質量的關鍵因素。燒結治具制造業需要不斷創新和發展，以適應日益嚴格的工業標準和多樣化的應用需求。

制造燒結治具的影響因素

材料選擇：治具材料需要與工件材料有相近的熱膨脹系數和燒結溫度，以保證燒結過程中的同步收縮。

尺寸精度：治具的尺寸和形狀設計需要精確，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，以提高其在燒結過程中的性能。

耐用性：治具需要能夠承受多次燒結循環，具有良好的耐用性和化學穩定性。

3D打印及PEP制備燒結治具的優勢

目前，主要通過精密鑄造和CNC加工實現治具的制造，而不同的工件生產需要使用不同類型的燒結治具。傳統制造方式需要開模并進行多次試制，導致投入大量的時間和資源成本，而且還無法實現太復雜的治具制作。采用先進的材料和制造技術，來提高治具的耐用性和穩定性，以及開發更加精密和復雜的治具，以滿足高精度和復雜形狀工件的燒結要求，已是勢在必行。

▲PEP制備陶瓷燒結治具 @升華三維

與傳統的工具制造方式相比，3D打印技術更適用于制作燒結治具。3D打印可根據具體工件需求進行定制化設計，且快速制作出適用于不同工藝的燒結治具；3D打印可實現燒結治具無模制造，且可快速迭代，大大節省了時間和資源。此外，3D打印在燒結治具的輕量化方向獨具優勢，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）技術是一種結合了粉末冶金工藝的金屬/陶瓷間接3D打印技術。利用基于PEP的獨立雙噴嘴3D打印設備，在制作燒結治具方面能充分發揮3D打印的靈活設計與制備優勢，并完美融合到粉末冶金工藝中，以極簡的工藝步驟解決復雜工件與治具的成型及燒結問題，在燒結治具應用中擁有巨大潛力。

▲PEP制備的陶瓷治具和金屬零件 @升華三維

PEP技術制備燒結治具的主要優勢

成本效益：PEP技術不需要昂貴的高能量激光器件，可極大地減少了3D打印設備的投入成本。此外，打印材料及生坯可以實現循環使用，有效利用率高，進一步降低了成本。

高契合度：PEP技術具有低溫成型、高溫成性的特性，可以在低溫下打印出生坯，然后通過燒結過程獲得最終產品，與燒結治具的工藝步驟和應用場景契合度高。

材料適應性：PEP技術具有類同于PIM工藝的材料體系，對燒結治具在材料適配上有更好的適應性，可選擇到與工件材料相近熱膨脹系數和燒結溫度的治具材料。

設備適應性：3D打印機采用獨立雙噴嘴設計，在同一臺設備上實現不同材料的復雜工件與治具的快速成型，對兩者的尺寸精度和設計把控更精準。

PEP在制備燒結治具的應用前景

燒結治具在現代工業生產中發揮著重要作用，其設計和制造技術的不斷進步，有助于提高產品質量和生產效率，滿足日益復雜的工業應用需求。通過3D 打印技術制作燒結治具，可以大大提高生產效率，減少生產成本，提升產品質量。PEP工藝可同時滿足工件和燒結治具的高自由度設計和快速制備，目前已為粉末冶金行業客戶在3D打印工件及燒結治具方面提供解決方案，以適應其更復雜的工件形狀和更高的生產效率要求。PEP工藝基于先進的3D打印技術和成熟的粉末冶金工藝體系，不管是在對金屬及陶瓷材料的廣泛適配上，還是在與傳統粉末冶金制造的契合度上，都能發揮出其獨特的技術魅力，能進一步提高燒結治具的利用率。在電子制造、汽車制造、航空航天、能源、化工等領域都有著有廣闊的應用前景。

▲PEP制備的陶瓷治具和金屬零件 @升華三維

升華三維緊跟時代發展步伐，致力于利用PEP技術幫助客戶開發符合更高要求的應用產品，助力傳統制造轉型升級，激活發展新動力。公司現已建成完備的PEP工藝鏈，支持從材料配方開發、打印設備定制、到脫脂燒結工藝適配的靈活增材制造方案，可為金屬/陶瓷的復雜結構工件和燒結治具的設計制造上提供完整工藝支持和服務。