金屬液的噴射射流為300米/秒,生產效率高達100公斤/分鐘,比3D打印快1000倍。
精密噴射成形技術Precision Spray Forming(PSF),與3D打印技術均屬于增材制造技術,3D打印擅長于高成形靈便性的精細零部件制造,而PSF技術沉積速度是3D打印技術的1000倍,且成品的性能、壽命、生產成本均優(yōu)于傳統工藝,更適用于工業(yè)化的、高性能的、更廣泛合金成分的零部件制造。
噴射成形技術被視為21世紀冶金領域三大前沿技術之一。它的原理是將金屬液體霧化后以300米每秒的速度噴射、以10000℃/秒的速度進行超高速冷凝之后,制成形狀精準或近凈形產品的高效綠色增材制造技術。
具體的工作流程為:首先,將金屬融化成液態(tài),噴射到特制模具上。之后,超高速冷卻讓產品一次凝固成形,制備出組織細小均勻的高合金材料錠坯;再經過壓力加工和熱處理后,形成最終的零件,而材料的性能品質能替代同成分粉末冶金制品。
噴射成形(SF)技術是20世紀70年代英國Osprey公司的發(fā)明專利,此項專利早已到期而成為全世界都能應用的技術。此后的拓展技術研究主要在:應用噴射成形技術制備傳統工藝難以高品質實現的各類合金、優(yōu)化噴射成形工藝參數提高產品品質、PSF精密噴射成形(直接噴射成凈近型或終型)等。其中,精密噴射成形經過歐洲噴射成形核心技術團隊近三十年的研究被定義為不可能實現的方向而最終放棄,直到1998年前后楊云峰作為芬蘭國家技術研究中心(VTT)科學家代表加入該領域,選擇繼續(xù)這個研究方向,并通過優(yōu)化噴射成形工藝參數和研制出特殊的陶瓷模型,實現了精密噴射成形,成為PSF技術的發(fā)明人。
2014年,楊云峰成立了佛山峰合精密噴射成形科技有限公司(以下簡稱“峰合科技”),將噴射成形(SF)實現了產業(yè)化應用。如今,峰合科技已成功研發(fā)幾十種高性能合金,各類合金年產能達萬噸。
“它與3D金屬打印有一定的相似性,但其噴射合金的性能優(yōu)于3D金屬打印,噴射成形速度也遠遠高于3D金屬打印?!睏钤品褰榻B,“汽車90%的零部件都是由模具生產出來的,通過精密噴射成形把模具的壽命提高一倍,成本降低一半,生產速度由原來的‘月’變成了‘周’。而模具占整個制造成本的20%左右,如果能把這20%降低到5%,那么將有望把汽車的造車成本降低至少10%。世界上,除了精密噴射成形,沒有任何一項技術可以讓汽車的整車成本降低10%以上?!?br />
楊云峰認為,該技術在模具行業(yè)的應用可帶來每年不低于300億美元的市場規(guī)模,而這只是該技術最親民的應用領域,近年在航空航天軍工等的研制、應用需求也明顯增長。
“它是一種全新的金屬成形方法?!睏钤品褰榻B,拿著被運用到海洋工程的管材樣件,內外分層通過材料的色差清晰可見。“這段管材經過精密噴射技術覆層后,內壁是耐磨耐腐蝕的不銹鋼,外層是抗彎抗壓的高強度鋼,兩種材料實現了冶金結合,后續(xù)再做鍛軋、熱處理等加工也不用擔心兩種材料會開裂或剝離?!?
如今,除了海洋工程,航空航天兵器等用到的鋁合金、鋁基復材、高溫合金,用量巨大的高性能工模刀具、耐磨鋼等,都活躍著峰合科技的身影。
峰合精密噴射成形科技有限公司董事長兼總經理 楊云峰
作為PSF技術的發(fā)明人,楊云峰坦言:“我們是唯一、且最具競爭力的,抄襲山寨的難度比較大。誰要是感興趣,就算送他一套設備,要把產品做出來也是相當困難!”
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