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1、粉末粉末压制成形新技术新技术成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得具有一定形状、尺寸、密度和强度的压坯。粉末冶金常用的成形方法如下所示。模压成形是最基本方法。成形无压成形加压成形松装烧结粉浆浇注模压成形热压成形等静压成形轧制成形离心成形挤压成形爆炸成形1.粉末预处理预处理包括:粉末退火,筛分,混合,制粒,加润滑剂等。粉末的预先退火可使氧化物还原,降低碳和其他杂质的含量,提高粉末的纯度;同时,还能消除粉末的加工硬化、稳定粉末的晶体结构。筛分的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。混合一般是指将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀的过程。混合可采用机械法和化学法。制粒
2、是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序,以此来改善粉末的流动性。2.压制成形压模压制是将置于压模内的松散粉末施加一定的压力后,成为具有一定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。粉末的压缩过程一般采用压坯密模压示意图度——成形压力曲线来表示。压坯密度变化分为三个阶段。滑动阶段:在压力作用下粉末颗粒发生相对位移,填充孔隙,压坯密度随压力增加而急剧增加;二是粉末体出现压缩阻力,即使再加压其孔隙度不能再减少,密度不随压力增高而明显变化;三是当压力超过粉末颗粒的临界压力时,粉末颗粒开始变形,从而使其密度又随压坯密度与压力压力增高而增加。压坯密度分布不均匀:单向压制实验,各层的厚度和形状均发
3、生了变化,由下右图可知在任何垂直面上,上层密度比下层密度大;在水平面上,接近上模冲的断面的密度分布是两边大,中间小;而远离上模冲的截面的密度分别是中间大,两边小。因为粉末体在压模内受力后向各个方向流动,于是引起垂直于压模壁的侧压力。侧压力引起摩擦力,会使压坯在高度方向存在明显的压力降。单向压制为了改善压坯密度的不均匀性,一般采取以下措施:1)减小摩擦力:模具内壁上涂润滑油或采用内壁更光洁的模具;2)采用双向压制以改善压坯密度分布的不均匀性;3)模具设计时尽量降低高径比双向压制a)填充粉料b)双向压坯c)上冲模复位d)顶出坯块双向压制粉末冶金坯块工步示意图粉末的压制一般在普通机
4、械式压力机或液压机上进行。常用的压力机吨位一般为500~5000kN。传统压制技术的局限:1、模具要求高,占用生产成本比例大;2、所加工部件尺寸受到限制;3、部件密度分布不均匀;4、脱模困难,工序长,生产效率低。1.动磁压制技术原理:将粉末装于一个导电的容器(护套)内,置于高强磁场线圈的中心腔中。对线圈通入高脉冲电流,线圈腔中形成磁场,护套内产生感应电流。感应电流与施加磁场相互作用,产生由外向内压缩护套的磁力,因而粉末得到二维压制。整个压制过程不足1ms。动磁压制的优点:•由于不使用模具,成型时模壁摩擦减少到0,因而可达到更高的压制压力,有利于提高产品,并且生产成本低;•由于
5、在任何温度与气氛中均可施压,并适用于所有材料,因而工作条件更加灵活;•由于这一工艺不使用润滑剂与粘结剂,因而成型产品中不含有杂质,性能较高,而且还有利于环保。2.高速压制瑞典开发出粉末冶金用高速压制法。这可能是粉末冶金工业的又一次重大技术突破。高速压制采用液压冲击机,它与传统压制有许多相似之处,但关键是压制速度比传统快500~1000倍,其压头速度高达2~30m/s,因而适用于大批量生产。液压驱动的重锤(5~1200kg)可产生强烈冲击波,0.02s内将压制能量通过压模传给粉末进行致密化。重锤的质量与冲击时的速度决定压制能量与致密化程度。高速压制特点高速压制的另一个特点是产生
6、多重冲击波,间隔约03s的一个个附加冲击波将密度不断提高。这种多重冲击提高密度的一个优点是,可用比传统压制小的设备制造重达5kg以上的大零件。高速压制适用于制造阀座、气门导管、主轴承盖、轮毂、齿轮、法兰、连杆、轴套及轴承座圈等产品。与传统压制相比与传统压制相比,,高速压制的优点是:高速压制的优点是:3◆压制件压制件密度提高密度提高,提高幅度在,提高幅度在0.3g/cm0.3g/cm左右;左右;◆压制件压制件抗拉强度抗拉强度可提高可提高20%20%~~25%25%;;◆高速压制压坯径向弹性后效很小高速压制压坯径向弹性后效很小,,脱模力较低;脱模力较低;3◆高速压制的密度较均匀高
7、速压制的密度较均匀,,其偏差小于其偏差小于0.01g/cm0.01g/cm。。3.温压成型技术温压技术是近几年新发展的一项新技术。它是在混合物中添加高温新型润滑剂,然后将粉末和模具加热至423K左右进行刚性模压制,最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术,是普通模压技术的发展与延伸,被国际粉末冶金界誉为“开创铁基粉末冶金零部件应用新纪元”和“导致粉末冶金技术革命”的新型成型技术。温压成型技术特点其与传统模压工艺主要区别之处在于压制过程中将粉末和模具加热到一定的温度,温度通常设定在130~150℃范围以内,可