粉末冶金零件毛刺产生原因及去除技术

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1、粉末冶金零件毛刺产生原因及去除技术粉末冶金是绿色制造技术，具有高质量、高效率、低成本的特点，已广泛应用于机械、电子、自动化和航空航天等领域。随着工业化和自动化水平的提高，对机械零件的制造精度要求越来越高，使用条件要求越来越苛刻，毛刺逐渐引起高度重视，去除毛刺成为零件加工过程中的关键工序。1毛刺产生原因毛刺的产生与零件的设计和制造方法有很大关系。粉末冶金是以金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料及各种类型制品的工艺过程。粉末零件压制模具的设计、安装粉坯成形过程，将直接影响到粉末冶金零件

2、的表面质量。1、模具结构粉末冶金模具一般包括4部分，例如用于制作压溃强度试样的成形模具，即由上模冲、下模冲、芯棒、阴模组成，如图1所示。2、毛刺产生的原因（1）模具的间隙粉末冶金技术是一种金属粉末模压成形技术，模具的阴模与模冲、模冲与芯棒之间的相对滑动必然存在配合间隙，当金属粉末或精整烧结坯件在模具中受到压力而成形时，会产生流动或塑性变形。成型件在模具配合间隙处，产生的填充效应，是造成毛刺的根本原因。当间隙在0.008mm左右时，零件的直线、棱角部分会出现毛刺；当模具间隙达0.002mm时，就易出现锐边毛刺。粉末冶金件的毛刺会随着

3、间隙的变化而变化，而模具的间隙还依赖于加工表面粗糙度的变化，如图2所示，当Ra值从0.2增加到0.8，间隙从0.002mm增加0.008mm。这类毛刺均匀分布在零件周围，零件表面粗糙度好。（2）模具的精度粉末压制多采用容量装粉法，模具表面与粉末直接接触，细小的粉末颗粒，易进入模具间隙中，形成多体摩擦。在生产实践中，模冲与阴模、模冲与芯棒之间的间隙是动态变化的，粉末颗粒就会随着模具间隙的变化而变形，从而产生加工硬化，增加了粉末颗粒的硬度和耐磨性。虽然模具具有较高的硬度和耐磨性，但模具间的粉末颗粒在加工硬化以后，当模具间隙进一步缩小时

4、，模具的表面就会留下细微划痕。随着磨损的加剧，模具表面粗糙度降低，增大了粉体与模具的摩擦力，在脱模的时候易出现毛刺，甚至不能成形。另外，模具的精度或制造精度（如圆柱度、垂直度等），也会对产品的质量产生一定影响。毛刺的形态视模具表面质量而定，一般零件的表面粗糙，没有金属光泽。（3）模具的损坏粉末冶金零件常常有倒角，为了减少后续机械加工，节约成本，在设计模具的时候就把倒角加在模具上，这样模具上易出现薄边，甚至尖角，在这些地方易损坏。由于模具形状复杂，制造费用较高，所以经常在不影响产品最终质量的前提下（即粉末冶金毛坯的缺陷在以后的工序中

5、可以消除，不影响产品的出厂质量）依然服役，就会出现飞边毛刺，毛刺的形状比较规则，存在于模具缺陷处。（4）模具安装与使用模具安装一般由下向上，由里向外安装，依靠模具本身的配合进行定位。由于模具配合间隙的存在，在安装和调试模具的时候，就不能保证配合间隙的均匀分布，间隙大的一侧，易出现毛刺，间隙小的一侧，易产生干摩擦而导致局部粘着磨损；其次，由于安装本身的缺陷，模冲在运行时受力不均匀，在巨大压力的作用下，易产生微小的横向移动，导致间隙向一个方向增大。特别是在成形异形件时，由于模具压力中心跑偏与机床压力中心不重合而失稳，不仅产生较大的毛刺

6、，而且还加速模具的磨损损坏，对设备的精度也会有一定的影响。这些问题会产生局部形状不规则毛刺。（5）设备的精度模具的运行精度除了依赖模具本身的设计、制造精度，模具的安装调试外，还与成形设备本身的精度有关。模具按照要求安装在模架上，在运行过程中上下模冲的导向，以及模架本身的导向，决定着模具的运行状态。在成形多台阶的零件，往往需要3～5个模冲，设备的精度显得尤为重要。设备精度不足，导致模具的使用工况恶化，促使了毛刺的产生。另外，如装粉高度超过了设备的行程范围，压制压力过大导致设备吨位不足等，导致设备运行不稳定，也会产生毛刺。这类毛刺多随

7、机分布于零件的表面。2毛刺对产品质量的影响由于粉末冶金产品加工的特点，毛刺无法避免。对毛刺和飞边要求严格控制在一定的范围内，过大者必须设法去除，否则对产品的质量和性能产生不良影响，主要体现在以下5个方面。1、影响产品的定位性能。粉末冶金多采用纵向压制，产品的侧面成形能力差。对于侧面含孔的零件，往往需要机械加工。毛刺的存在必然导致定位误差，从而影响孔的加工精度。对于精度要求比较高的零件，必须在机械加工之前，去除毛刺。此外，毛刺还影响了零件的检测精度。2、影响产品的装配性能。对一些装配要求较高的结构件，由于毛刺的存在易造成配合零件的干

8、涉和卡死，如电机衬套、汽车减震器的导向套、底阀座、活塞等，毛刺的存在直接影响装配要求。3、影响产品的使用性能。机械运行过程中，在摩擦力的作用下，毛刺易脱落，加剧磨损，造成零件的早期失效。在液压系统中，脱落的毛刺随液压油一起进入液压系统的回路中，影响