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粉末冶金成形新技术综述

发布日期:2011-12-06 17:00:43 关注次数 [ 0 ] 发表评论 [ 0 ]
[导读]粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体,节能、节材、高效、最终成形、少污染的先进制造技术,在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用,已经进入当代材料科学发展前沿

    粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体,节能、节材、高效、最终成形、少污染的先进制造技术,在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用,已经进入当代材料科学的发展前沿。

  目前粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、低成本方向发展,本文着重介绍几种近十年来粉末冶金零件的成形新技术。

一、温压技术

  温压技术是粉末冶金领域近几年发展起来的一项新技术,可生产出高密度、高强度,具有非常广泛的应用前景。所谓温压技术就是采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统,将加有特殊润滑剂的预合金粉末和模具等加热至130~150℃,并将温度波动控制在±2.5℃以内,然后和传统粉末冶金工艺一样进行压制、烧结而制得粉末冶金零件的技术。其技术关键:一是温压粉末制备,二是温压系统。

  与传统工艺相比,温压成形的压坯密度约有0.15~0.30g/cm3的增幅,其密度可达7.45g/cm3。在相同的压制压力下,温压材料的屈服强度比传统工艺平均高11%,极限拉伸强度平均高13.5%,冲击韧性可提高33%。另外,温压零件的生坯强度高,可达2O~30MPa,比传统方法提高50—100%,不仅降低生坯搬运过程中的破损率而且能对生坯进行机加工,表面光洁度好。此外,温压工艺的压制压力低和脱模力小,同时零件性能均一,产品精度高,材料利用率高。

  温压工艺还有一个特点是工艺简单,成本低廉。研究表明,假如一次压制、烧结的普通粉末冶金工艺的成本为1.0,则粉末锻造的相对成本为2.0,复压复烧的相对成本为1.5,渗铜的相对成本为1.4,而温压技术的相对成本为1.25。目前,采用温压技术生产的粉末冶金零件已达200多种,零件重量在5—1200g。例如,德国SinterstahlGmbH公司用温压技术生产复杂的摩擦传动用同步齿环,在美国新奥尔兰举行的PM2TEC2001国际会议上获奖。该零件的齿部密度超过7.3g/cm,环体密度超过7.1g/cm,生坯强度达到28MPa。采用了扩散合金化的烧结硬压粉末,最低抗拉强度为850MPa。由于使用了温压技术和采用粉末冶金零件,使得综合成本降低了38%。

二、流动温压技术

  流动温压技术(Warm Flow Compaction,简称WFC)是在粉末压制、温压成形工艺的基础上,结合了金属粉末注射成形工艺的优点而提出来的一种新型粉末冶金零部件近净成形技术。其关键技术是提高混合粉末的流动性。它通过提高了混合粉末的流动性、填充能力和成形性,从而可以在8O~130~C温度下,在传统压机上精密成形具有复杂几何外形的零件,如带有与压制方向垂直的凹槽、孔和螺纹孔等零件,而不需要其后的二次机加工。WFC技术既克服了传统粉末冶金在成形复杂几何形状方面的不足,又避免了金属注射成形技术的高成本,是一项极具潜力的新技术,具有非常广阔的应用前景。

  WFC技术作为一种新型的粉末冶金零部件近净成形技术,其主要特点如下:(1)可成形具有复杂几何形状的零件;(2)压坯密度高、密度均匀;(3)对材料的适应性较好;(4)工艺简单,成本低。

  目前,WFC技术在国外还处于研究的初始阶段,其关键制造技术及其致密化机理研究尚未见报道。

三、模壁润滑技术

  传统粉末零件成形时,为了减少粉末颗粒之问和粉末颗粒与模壁之间的摩擦,在粉末混合料中需添加一定量的润滑剂,但混进的润滑剂因密度低不利于获得高密度的粉末冶金零件;而且润滑剂的烧结会染环境,甚至会降低烧结炉的寿命和产品的性能。模壁润滑技术的应用则很好地解决了这一难题。近年来,采用模壁润滑取代粉末润滑技术已成为粉末成形研究和开发的又一热点。

  目前,实现模壁润滑的主要途径有两个:一是利用下模冲复位时与阴模及 芯 杆之间的配合间隙所产生的毛细作用,将液相润滑剂带到阴模及芯杆表面。二是用喷枪将带有静电的固态润滑剂粉末喷射到压模的型腔表面上,即在装粉靴的前部装一个附加的润滑剂靴装置。成形开始时,润滑剂靴推开压坯,压缩空气将带有静电的润滑剂从靴内喷射到模腔内,因为润滑剂粉末所带的极性与阴模相反,粉末在电场牵引下撞击并粘附在模壁上,然后装靴粉装粉,进行常规压制成形。

  采用模壁润滑技术明显提高粉末材料的生坯密度,密度可达到7.4g/cm3,且模壁润滑与粉间润滑相比,铁粉的生坯强度可分别提高128—217%。日本丰田汽车中心研究人员利用温压、模壁润滑与高压制压力使铁基粉末压坯几乎达到全致密。

四、高速压制技术


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责任编辑:省模协信息中心
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