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粉末冶金及其技术的优缺点_冶金/矿山/地质_工程技术_专业信息

浏览 122次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-    时间:2021-03-30 13:36:34
[摘要] 用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。高性能、低成本、净近成形一直以来是粉末冶金工作者重要研究课题之一。80%的成本,开拓了粉末冶金应用的潜力。年代以来粉末冶金零件生产技术方面最为重要的一项技术进步"。新型的粉末冶金零件近净成形技术。不需专门脱脂工艺而直接烧结制得粉末冶金零件的新技术。

粉末冶金的优缺点和粉末冶金技术的优点:1、大多数难熔金属及其化合物,假合金和多孔材料只能通过粉末冶金制造。 2、因为可以将粉末冶金方法压制成压坯的最终尺寸,并且不需要或只需进行很少的后续加工,因此可以大大节省金属并降低产品成本。当使用粉末冶金法制造产品时,金属损失仅为1-5%,而当使用常规的熔化和铸造方法时,金属损失可能达到80%。 3、由于粉末冶金过程不会在材料生产过程中熔化材料凤凰体育下载 ,因此不怕混合坩埚和脱氧剂带来的杂质。烧结通常在真空和还原性气氛中进行,这不怕氧化并且不会造成损坏。材料的任何污染都可以生产高纯度的材料。 4、粉末冶金法可以确保材料组成比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适用于大量生产相同形状的产品,特别是齿轮和其他加工成本高的产品。粉末冶金可以大大降低生产成本。粉末冶金工艺的基本程序是:1、制备原料粉末。现有的铣削方法可以大致分为两类:机械方法和物理化学方法。机械方法可分为:机械破碎和雾化方法;机械破碎和雾化方法。物理化学方法又可分为:电化学腐蚀法,还原法亚搏登陆 ,化学法,还原化学法,气相沉积法,液相沉积法和电解法。其中,最广泛使用的是还原法,雾化法和电解法。 2、将粉末模制成所需形状的压块。

成形的目的是生产具有一定形状和尺寸的压块,并使它们具有一定的密度和强度。成型方法基本上分为压力成型和无压力成型。最常用的压缩成型是压缩成型。 3、型煤的烧结。烧结是粉末冶金过程中的关键过程。烧结形成的压块以获得所需的最终物理和机械性能。烧结分为单元系统烧结和多系统烧结。对于单元和多组分系统的固相烧结,烧结温度要低于所用金属和合金的熔点。对于多组分体系的液相烧结,烧结温度通常低于耐火组分的熔点并且高于可熔组分的熔点。熔点。除普通烧结外,还有特殊的烧结工艺,例如松散烧结,熔融浸渍和热压。 4、产品的序列后处理。烧结后的处理可根据产品要求采用多种方法。例如精加工,油浸,机械加工,热处理和电镀。另外,近年来,在烧结后的粉末冶金材料的加工中也采用了轧制,锻造等新工艺,并取得了理想的效果。粉末冶金材料和产品的未来发展方向:1、代表性的铁基合金将发展成为大批量的精密产品和高质量的结构零件。 2、生产具有均匀组织,难以加工且完全致密的高性能合金。 3、使用增强的致密化工艺来生产通常包含混合相成分的特殊合金。 4、制造异质材料,非晶,微晶或亚稳合金。 5、处理唯一且非通用的复合零件或组件。

粉末冶金工艺的缺点:1:无批次时考虑零件的尺寸。 2:模具的成本相对高于铸造模具的成本。粉末冶金(P / M)技术是一种重要的材料制备方法,而成形技术是解决高科技和新材料问题的关键...高性能,低成本和净成形一直是重要的技术之一。粉末冶金工作者的研究课题。粉末冶金可以实现更少的切削,并且无需切削工件。它是用于生产高效率,高质量,精确,低消耗和节能的先进技术的零件。在1980年代,许多行业,尤其​​是汽车行业,比以往任何时候都更加依赖粉末冶金技术。尽可能使用粉末冶金高性能零件是提高汽车(尤其是市场上的汽车)竞争力的一种方法。强大的手段。高密度粉末冶金产品是确保其优异机械性能的关键因素。因此,为了扩大粉末冶金P / M零件的应用范围,有必要增加其密度以获得具有优异机械性能的粉末冶金零件。目前,通常用于提高P / M零件密度的主要技术方法有:可压缩铁粉的应用,重压,重烧结,浸铜,高温烧结,粉末热锻等。这些过程,都有不同程度的成本和工件尺寸精度的保证。困难和其他技术问题使得难以充分发挥竞争性粉末冶金零件的潜力。流动温度压实粉末成型技术的发展使其成为提高P / M零件密度的有效途径。

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1.流动温度压实粉末成型技术的发展1. 1热压实技术的发展在1980年代末,Musella等人。 Hoeganaes Company的公司改进了零件的密度,并为扩散粘结铁粉的制备工艺提供了研究依据。在上述方法中,将粉末和铸模加热到一定温度进行压制,开发了一种称为热压的新工艺,即ANCORDENSE流程。温压过程是采用特殊的粉末加热,粉末输送和模具加热系统,将混合有特殊聚合物润滑剂的金属粉末和模具加热到130〜150℃,然后按照传统的粉末压制过程进行压制和烧结,以达到理想的压制效果。改进根据数据分析,尽管热压工艺的相对成本比常规的一次压制和烧结工艺高20%,但比铜浸渗工艺,多次压制烧结工艺和相对低廉20%。粉末热锻工艺。 30%和80%的成本开辟了粉末冶金应用的潜力。因此,它被称为“开启粉末冶金零件应用新时代的新制造技术”,并且在零件的性能和成本之间找到了理想的结合点。自1990年代以来,它也被认为是粉末冶金零件生产中最先进的技术。 1. 2金属注射成型技术的发展MIM(金属注射成型)是一种将传统粉末冶金技术与现代塑料注射成型技术相结合而形成的新型近净成型技术。

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陶瓷火花塞的粉末注射成型可以追溯到1930年代。在随后的几十年中,粉末注射成型主要集中在陶瓷注射成型上。直到1979年,由Wiech等人组成的Parmatech的金属注射成型产品才获得了两个奖项,而Wiech和Rivers当时获得了专利,粉末注射成型开始转向金属注射成型。 1. 3流动温度压实粉末成型技术的产生。金属粉末注射成型技术适用于批量生产具有复杂几何形状,高性能和高精度的零件。它还在工业化方面取得了突破。但是,该方法需要向粉末中添加大量的粘合剂,并且粉末需要使用≤10um的超细近球形粉末。从混合到脱脂和烧结,过程更加复杂且过程要求严格,尤其是在较长的时间内。脱脂和烧结时间长,导致制造成本高。温流补偿动作(WFC:Warm Flow Comp action)基于对金属粉末的热压,并结合了金属粉末注射成型工艺的优点。通过添加适量的粗粉和细粉,并增加热塑性润滑剂,其含量可大大改善混合粉的流动性,填充性和可成型性。由于混合粉末在压制过程中变成具有良好流动性的粘性流体,因此它不仅具有液体的优点,而且具有高粘度,并减少了摩擦,从而使压制压力均匀地分布在粉末中。转移。

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通过这种方式,粉末可以在压制过程中无裂纹地流到每个角落,因此密度也大大提高了。这项技术由德国弗劳恩霍夫先进材料与制造研究所(IFAM)于2001年首次报道。流动温度和压力可以在80〜130℃,可在传统压片机上精确成型非常复杂的工件,例如具有垂直于压制方向的凹槽,孔和螺纹孔的复杂工件,而无需后续的二次加工。 WFC技术不仅克服了传统冷压成型复杂几何形状的缺点,而且避免了注塑技术的高成本。这是一项具有巨大潜力和广阔应用前景的新技术。流动热压工艺几乎适用于所有粉末系统,但最适合于形成低合金钢凤凰体育下载 ,Ti,WC,Co和其他硬质合金粉末。 2.流动温度压实粉末成型技术的特征流动温度压实工艺是在热压实工艺的基础上,结合金属注射成型的优点而开发的。这是一种用于粉末冶金零件的新型近净成形技术。在热压研究中,发现在热压成型过程中沿径向会产生较大的径向压力,这激发了注射成型技术中注射进料的良好流动性和可成型性,并将两者结合起来优化混合粉末材料可形成流动和热压粉末成型技术。流动的热压工艺是将具有良好流动性的混合粉末放入型腔中,然后在一定温度下对其进行挤压以形成具有更复杂几何形状的工件的新技术。它不需要特殊的脱脂工艺,而是直接烧结以获得粉末冶金零件的新技术。

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其主要功能可以总结如下。 2. 1它可以形成具有复杂几何形状的零件,并可以通过使用流动加热压力直接形成与压制方向垂直的凹槽,孔和螺纹孔等工件。然而,使用冷压来制造这种类型的工件非常困难,甚至不可能,并且通常需要随后的机加工来完成。即使使用CNC压片机来实现复杂而精确的运动,也只能产生相对简单的此类工件。弗劳恩霍夫研究人员还使用具有微小锥度的成型冲头来直接成型更深的盲孔工件。盲孔的壁高与壁厚之比可以达到3〜7,壁厚可以在1〜3mm的范围内变化。为了系统地研究粉末在流动和热压过程中的流动行为,Fraunhofer研究人员使用了一种特殊的模具,如图1所示。该模具由通过螺栓连接的两个半部分组成,水平孔的直径和垂直孔均为16mm。研究人员研究了T型孔,通孔和L型孔型模具。垂直于压紧方向的侧孔的长度可以通过螺栓调节。通过流动温度和压力过程成功地制备了T形工件。实验结果表明,混合粉末的良好流动性足以避免拐角处的裂纹。使用流动温度和压力技术还可以形成零件的更复杂的几何形状。混合粉末的良好流动性允许流动和热压过程精确地成形工件的细轮廓。因此,可以使用流动热压工艺来形成螺纹。

在压制并形成具有外螺纹芯的模具之后,将芯从半成品中拧出,然后烧结以获得螺纹。根据收缩率,可以选择合适的芯直径来生产所需的螺纹,而无需进行二次加工。这也许是流动温度和压力过程最重要的应用。已经对流动温度和压力进行了初步研究,并且制造了一种用于研究流动温度和压力的流动趋势的专用装置,并且实现了十字形零件的成形。 2. 2致密密度高并且密度相对均匀。流动和热压由于粉末密度较高,因此热压后的半成品密度可以达到较高的值。除了增加密度之外,由于良好的粉末流动性亚博lol ,所形成的部件的密度更加均匀。换句话说,可以使用简单的冲压(不进行辅助浮动多轴冲压)来形成多步粉末冶金工件。对于难以形成的纯钛粉末,施加流动温度和压力也取得了明显的效果。例如,下图显示了用Ti粉末制成的T形工件的密度分布(在零件图上标记为1到6)。从图中可以看出,通过使用流动温度和压力可以获得高密度。除了更好的烧结性能外,工件的密度分布也更加均匀。图中的距离“ 5”距零件中心轴14mm,冷压时密度低,这主要是由于阴模壁上的摩擦力和压力传递不均匀造成的。钛基半成品和成品在不同位置的密度分布(ri的无孔密度为4. 5g / cm 3) 2. 3)对材料的适应性强适用于各种金属粉末,包括低合金钢粉末,不锈钢粉末,纯钛粉末和硬质合金粉末等。

Fraunhofer的研究人员对各种金属粉末的流动和热压过程进行了研究,并取得了显著成果,包括低合金钢粉末(DistolayAE),316L不锈钢粉末,纯钛粉末和WC-Co硬金属粉末。原则上,流热压工艺可应用于所有粉末系统。唯一的要求是粉末必须具有足够的烧结性能,以便最终达到所需的密度和性能。 2. 4工艺简单,成本低。使用传统的粉末冶金方法形成垂直于挤压方向的零件形状(例如凹槽和水平孔),有必要设计一个非常复杂的模具或在烧结后完成二次加工。尽管注模技术几乎没有限制成型零件的复杂形状,但是由于添加了大量的粘合剂,在加热过程中,工件会由于重力的影响而变形,因此通常需要添加额外的粘合剂。复杂且昂贵的专用脱脂工艺使注射成型技术比传统的粉末冶金技术更昂贵。因此,注模部件可能无法代替能够满足其设计功能的常规粉末冶金部件,从而限制了注模技术的应用范围。限制。流动热压实粉末成型技术可以直接形成复杂的几何形状粉末冶金,而无需后续的二次加工。另一方面,在流热压实过程中,所用的特殊粘合剂和润滑剂含量适中,因此配置的混合粉末具有较高的粘度和临界剪切强度,并且在加热过程中不会变形,因此可以直接使用粘合剂在烧结过程中被移除。

因此,与传统的粉末成型工艺和注射成型工艺相比,流动热压粉末成型技术简化了生产过程,并大大降低了用于成型具有复杂几何形状的零件的制造成本。 3.流热压实粉末成型技术的应用前景流热压实粉末成型技术结合了传统压制和金属注射成型的优点。在形成零件时,它不仅缩短了工艺流程,而且降低了成本,同时增加了零件的密度和复杂性。方面也有所改进,应用前景良好。流动的热压可用于在传统的粉末冶金压机上成型工件,从而可以轻松实现以前需要通过机加工形成的形状复杂的零件。因此,流动热压成型技术将大大扩展粉末冶金成型技术的应用范围,具有广阔的应用潜力和前景。 4.流动温度和压力技术的研究意义WFC作为一种用于粉末冶金金属零件的新型近净成形技术,可以产生高性能的复杂形状(例如凹槽粉末冶金,水平孔和螺纹孔等)。 )以较低的成本和较短的过程)零件,过去认为使用传统粉末压机制造这种粉末冶金零件非常困难,甚至是不可能的。尽管在流动温度压力下成型三维复杂零件时无法替代注射成型技术,但是流动温度压力成型的独特特性可以生产出形状复杂程度介于冷压和注射成型之间的中等复杂零件。它可能会在使用传统压片机的粉末冶金复杂零件的低成本短流程制造技术方面取得突破。有望将其应用于汽车,电子,医疗设备,日用品,办公机械,仪表和机械制造等行业。还将进一步扩大传统热压成型的应用范围和领域。

金属粉末流热成型技术为高性能,复杂零件的低成本,短流程先进制造开辟了新的发展方向,粉末冶金材料的成型和加工技术有望得到扩展和深化。发展方向目前,粉末冶金技术正在朝着高密度,高性能,集成化和低成本的方向发展。新的粉末冶金成型技术层出不穷,例如:粉末注射成型,热压成型,流热压成型,喷涂成型,高速压制成型和其他新技术不断涌现。

老王
本文标签:粉末冶金,冶金工程,塑料成型

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