烧结治具及其作用

烧结治具是粉末冶金工艺烧结过程中不可或缺的辅助工具，主要用于支撑和固定工件，以确保在高温烧结过程中工件能够均匀烧结，保持所需的形状和尺寸精度。烧结治具结构主要包括治具主体，及用于支撑待烧结产品的支持部。烧结治具通常由耐高温、热稳定性好的材料制成，如陶瓷、金属或石墨等。烧结治具在烧结过程中的作用至关重要，可以防止工件在高温下发生变形、裂纹或坍塌。

烧结治具的主要作用

支撑和固定：烧结治具为工件提供机械支撑，防止其在烧结过程中因重力或热应力而发生变形或位移。

热传导：良好的热传导性能有助于烧结过程中热量的均匀分布，提高烧结效率和质量。

防止粘附：烧结治具可避免工件与炉内其他部件接触，并且在治具表面涂覆防粘层或进行硬化处理，可以防止工件在烧结过程中与治具表面粘附，便于后续的分离和处理。

提高成品率：通过使用合适的烧结治具，可以显著提高产品的成品率和可靠性。

制造烧结治具的影响因素

在制造业中，烧结治具的设计与制造对产品的质量和生产效率有着直接影响。治具的设计需要考虑到与工件的热膨胀系数相匹配，以保证烧结过程中的同步收缩，避免因热膨胀不均匀而导致的工件损坏，所以材料的选择尤为重要。此外，烧结治具的尺寸精度、耐用性和表面处理等都是影响烧结质量的关键因素。烧结治具制造业需要不断创新和发展，以适应日益严格的工业标准和多样化的应用需求。

制造烧结治具的影响因素

材料选择：治具材料需要与工件材料有相近的热膨胀系数和烧结温度，以保证烧结过程中的同步收缩。

尺寸精度：治具的尺寸和形状设计需要精确，以确保与工件的配合和支撑效果。

表面处理：治具表面可能需要特殊处理，以提高其在烧结过程中的性能。

耐用性：治具需要能够承受多次烧结循环，具有良好的耐用性和化学稳定性。

3D打印及PEP制备烧结治具的优势

目前，主要通过精密铸造和CNC加工实现治具的制造，而不同的工件生产需要使用不同类型的烧结治具。传统制造方式需要开模并进行多次试制，导致投入大量的时间和资源成本，而且还无法实现太复杂的治具制作。采用先进的材料和制造技术，来提高治具的耐用性和稳定性，以及开发更加精密和复杂的治具，以满足高精度和复杂形状工件的烧结要求，已是势在必行。

▲PEP制备陶瓷烧结治具 @升华三维

与传统的工具制造方式相比，3D打印技术更适用于制作烧结治具。3D打印可根据具体工件需求进行定制化设计，且快速制作出适用于不同工艺的烧结治具；3D打印可实现烧结治具无模制造，且可快速迭代，大大节省了时间和资源。此外，3D打印在烧结治具的轻量化方向独具优势，不仅可以降低材料成本，还可以减少能源消耗。

粉末挤出3D打印（PEP）技术是一种结合了粉末冶金工艺的金属/陶瓷间接3D打印技术。利用基于PEP的独立双喷嘴3D打印设备，在制作烧结治具方面能充分发挥3D打印的灵活设计与制备优势，并完美融合到粉末冶金工艺中，以极简的工艺步骤解决复杂工件与治具的成型及烧结问题，在烧结治具应用中拥有巨大潜力。

▲PEP制备的陶瓷治具和金属零件 @升华三维

PEP技术制备烧结治具的主要优势

成本效益：PEP技术不需要昂贵的高能量激光器件，可极大地减少了3D打印设备的投入成本。此外，打印材料及生坯可以实现循环使用，有效利用率高，进一步降低了成本。

高契合度：PEP技术具有低温成型、高温成性的特性，可以在低温下打印出生坯，然后通过烧结过程获得最终产品，与烧结治具的工艺步骤和应用场景契合度高。

材料适应性：PEP技术具有类同于PIM工艺的材料体系，对烧结治具在材料适配上有更好的适应性，可选择到与工件材料相近热膨胀系数和烧结温度的治具材料。

设备适应性：3D打印机采用独立双喷嘴设计，在同一台设备上实现不同材料的复杂工件与治具的快速成型，对两者的尺寸精度和设计把控更精准。

PEP在制备烧结治具的应用前景

烧结治具在现代工业生产中发挥着重要作用，其设计和制造技术的不断进步，有助于提高产品质量和生产效率，满足日益复杂的工业应用需求。通过3D 打印技术制作烧结治具，可以大大提高生产效率，减少生产成本，提升产品质量。

PEP工艺可同时满足工件和烧结治具的高自由度设计和快速制备，目前已为粉末冶金行业客户在3D打印工件及烧结治具方面提供解决方案，以适应其更复杂的工件形状和更高的生产效率要求。PEP工艺基于先进的3D打印技术和成熟的粉末冶金工艺体系，不管是在对金属及陶瓷材料的广泛适配上，还是在与传统粉末冶金制造的契合度上，都能发挥出其独特的技术魅力，能进一步提高烧结治具的利用率。在电子制造、汽车制造、航空航天、能源、化工等领域都有着有广阔的应用前景。

▲PEP制备的陶瓷治具和金属零件 @升华三维

升华三维紧跟时代发展步伐，致力于利用PEP技术帮助客户开发符合更高要求的应用产品，助力传统制造转型升级，激活发展新动力。公司现已建成完备的PEP工艺链，支持从材料配方开发、打印设备定制、到脱脂烧结工艺适配的灵活增材制造方案，可为金属/陶瓷的复杂结构工件和烧结治具的设计制造上提供完整工艺支持和服务。