粉末冶金的入門

1、粉末冶金的入門粉末冶金的特征有可能降低制造成本由于使用高精度的模具，能作成接近最終制品的原材料，有可能削減原料費、加工費。把兩個零部件可化為一體，有可能削減assy的費用。由于大批量生產(chǎn)，可削減生產(chǎn)成本。能夠生產(chǎn)形狀復雜的產(chǎn)品。能夠組合范圍較廣的材料由于原料為金屬粉末，可以作成溶解法不可能的材質(zhì)組成的產(chǎn)品。利用多孔的性質(zhì)，能作成有潤滑性的制品。產(chǎn)品的成品率好粉末冶金法是用精度高的模具壓固粉末，燒結(jié)制作出來的，比其它的加工法成品率好。各種加工方法的比較下表是粉末冶金法和其它各種制法的比較用粉末冶金法制作的產(chǎn)品 陶瓷制品 原子燃料 鉆石工具 鑄造 磁性材料 鍛造 高融點材料機械、裝置的部品加工法

2、機械加工 超硬合金燒結(jié)部分品p/m一粉末冶金 燒結(jié)機械部品 射出成形 燒結(jié)含油軸受接合 燒結(jié)電氣接點切削、研削 燒結(jié)摩擦材料 燒結(jié)集電材料 其它（高速鋼、鋒鋼ae、鈦ti） 微粉末被注目的開發(fā) 超電導材料 非晶態(tài)合金 超高純度金屬粉末冶金產(chǎn)品的使用例子(軸承)cd電動機用vtr電動機用鉆機用榨汗機用粉末冶金用材質(zhì)下列表單表示機械零部件及含油軸承用材質(zhì)機械零部件用燒結(jié)材質(zhì) 注：(1) 1n/m =1mpa(2) 在化學成份里，sms 1種相當于sus316及sus304相當于sms 2種相當于sus410。(3)其它是磷、硫黃、錳、硅素。含油軸承用燒結(jié)材質(zhì)記 號含油率v o1%化 學 成 份 （

3、%）壓環(huán)強度kgf / mm2f ec us nz np bc其它s b f 1 118以上殘3以下17以上s b f 2 118以上殘5以下3以下20以上s b f 2 218以上殘18253以下28以上s b f 3 118以上殘0.20.63以下20以上s b f 4 118以上殘5以下0.20.63以下28以上s b f 5 110以上殘5以下3103以下15以上s b k 1 1121以下殘812以下0.5以下20以上s b k 1 218以上1以下殘812以下0.5以下15以上s b k 2 118以上1以下殘611以下5以下2以下0.5以下15以上制造工序按照所規(guī)定的成分,混合各

4、種金屬粉末，把這個原料粉充填到成形模具里，擠壓成形制作成形體（壓粉體），把這個成形體通過燒結(jié)爐加熱、燒結(jié)就完成了燒結(jié)體。燒結(jié)體經(jīng)過各種處理（整形、研磨、黑化、油浸），能使之提高精度、強度、硬度。關于成形上困難的形狀和尺寸進行機械加工，使之達到所定的形狀、精度。制造工序略圖 混粉工序 所謂混粉就是混合不相同的2種粉末以上，然后再混合其它物質(zhì)。在混粉作業(yè)中，特別要注意的一點，就是使之不發(fā)生偏析。關于偏析 所謂偏析，就是粉末沒有均勻的混在了一起，發(fā)生分離狀態(tài)。如下圖，配合粉a就是原料粉a和b均勻地混在了一起，但是配合粉b的虛線部分就是原料粉a和b沒有很好地混合在一起，就形成偏析。 偏析的原因 混合時

5、的不良狀況由于混粉時間不充分或混粉時間過長，都能使粉末表面狀況或顆粒分布發(fā)生變化，造成加工硬化等，能使粉末的特性發(fā)生變化，所以要充分地注意。運輸過程的不良狀況。 預先混合的粉末，從原料制造廠運輸中，由于振落，使原料中沉重的粉末沉沒于下面，較輕的粉末殘留在上面，從而引起偏析。偏析的防止 為了防止偏析，要注入微量的主軸油，主軸油在混合中的粉末顆粒表面擴散，加強粉末之間的結(jié)合，從而難以引起偏析。混合機的種類一般使用兩種混合機v型混合機把兩個圓筒做成突合起的v字形，根據(jù)旋轉(zhuǎn)，使內(nèi)部的粉末落下混合在一起，回轉(zhuǎn)數(shù)是1025rpm，混合時間2060min雙錐形混合機粉末隨著旋轉(zhuǎn)，在圓錐內(nèi)交替落下從而混合，旋

6、轉(zhuǎn)數(shù)為20rpm左右，混合時間為2060分。成形工程成形是把金屬粉末均勻地填充在模具里，經(jīng)過加壓、推出的過程，把粉末壓縮成所規(guī)定的形狀和尺寸。成形機的種類成形機的種類，被分為動力電動機、機械和油壓機械。一般來說。根據(jù)成形動作分成種類。根據(jù)粉末擠壓成形的動作，現(xiàn)在有兩種方式大量的普及著。1、 模筒固定式成形機把上下模及模筒裝于成形機上，固定中模的狀態(tài)下，用上下模壓縮粉末，推出的機械。2、 固定下模式成形機把模具安裝于daiset里編入，它能組裝在機體里，模筒為浮動式，隨著上模的運動而連動，推出進行作業(yè)的機械。成形的結(jié)構(gòu)粉末的成形，象左圖一樣把模具裝于機械上，模筒里的原料，從推料器中供給,通過加壓

7、上下模，完成壓粉體。實際的成形過程,按照下面的順序進行。推料器的移動 推料器按照左圖箭頭方向移動，原料是從漏斗式裝料筒通過膠管，流動到推料器內(nèi)的。原料粉的充填 推料器移動到模筒上面，原料流入到模筒內(nèi)。上下模在壓縮 推料器回復到原來的位置的同時，上模下降，下模上升，把模筒內(nèi)的原料粉擠壓成形。壓粉體推出1 壓縮成形后，上模升于模筒上面。壓粉體推出2 下模把模筒內(nèi)的壓粉體推出模筒面上。 壓粉體付出 推料器移動，推出壓粉體的同時，向模筒充填原料粉由于反復的一連串的動作，原料粉被擠壓成形，完成了所定的形狀、尺寸的壓粉體。成形機工作方式的種類模具的工作方式，被區(qū)分為下面的三種1、 同時壓縮2、 非同時2回

8、壓縮3、 非同時3回壓縮實際的成形，根據(jù)產(chǎn)品形狀、密度等選擇作動方式，用最適合的方式進行作業(yè)。對下圖，以凸輪機為例，共作動圖線，如下圖所示。其次，成形機的模具作動線圖，如下圖所示。同時壓縮作動線圖（凸輪機為例） h：充填深度 h1：壓粉體的高度 up：上加壓 lp：下加壓 作動的說明 在a點上模加壓開始 在e點上模加壓完了 在b點下模加壓開始 在c點下模加壓完了 在f點拔出開始 在g點拔出完了 在h點充填開始（下模下降） 在i點下模下降到充填深度位置 在k點推料器移動開始 在l點推出壓粉體開始 在m點推出完了 在lm之間充填在j點推料器后退完了。非同時2回壓縮工作線圖（印模set type）

9、h：充填的深度 h1：成形體的高度 up：上加壓 lp：下加壓 作動的說明 在a點上模加壓開始 在d點上模加壓完了 在b點臺和上模同時下降，下模加壓開始 在c點下模加壓完了 在f點開始拔出 在g點拔出完了 在h點充填開始（臺上升） 在i點臺歸位到充填深度為止 在k點推料器開始前進 在l點成形體開始拔出 在m點拔出完了 在lm之間充填在j點推料器后退完了。非同時3回壓縮工作線圖（）燒結(jié)工程燒結(jié)是通過加熱成形的壓粉體，讓構(gòu)成壓粉體的粉末結(jié)合起來，使其具有強度。燒結(jié)機構(gòu)燒結(jié)爐燒結(jié)爐從預熱帶、燒結(jié)帶、冷卻帶完成著。壓粉體從預熱帶進入，通過燒結(jié)帶，在冷卻帶被降溫后排出爐外。預熱帶：通過加熱放飛壓粉體內(nèi)的

10、潤滑劑。燒結(jié)帶：在規(guī)定的溫度里保持一定的時間，使粉末之間結(jié)合起來。冷卻帶：在燒結(jié)帶被加熱的燒結(jié)體冷卻到接近室溫的溫度。燒結(jié)體的種類作為燒結(jié)零部件的量產(chǎn)爐，meshbelt式燒結(jié)和pusher式燒結(jié)爐廣泛地被使用，不銹鋼燒結(jié)使用真空燒結(jié)爐meshbelt式燒結(jié)爐把成品體從送入到送出放在不銹鋼網(wǎng)狀的轉(zhuǎn)動帶上，以自動送入方式。使用溫度：最高1150pusher式燒結(jié)爐把壓粉體放入石墨框里，推進裝置一個個地送入燒結(jié)爐內(nèi)。使用溫度：最高1300燒結(jié)溫度各種材料的燒結(jié)在下圖溫度的范圍燒結(jié)。燒結(jié)溫度，是在被燒結(jié)金屬溶點的80%溫度位上進行燒結(jié).譬如，某個金屬熔點（固體到液體變化的溫度）在1000時,它的80

11、%，即800位設定燒結(jié)溫度。但是實際的燒結(jié)溫度隨著原料的不同而各種各樣，其理由是使用粉末冶金單體原料的很少，使用混合2種以上的金屬粉末較多，所以設定燒結(jié)溫度要把所含金屬的融點都要考慮進去。因此，燒結(jié)溫度過低，就會發(fā)生未完全燒結(jié)，強度不夠；相反，溫度過高，就會發(fā)生燒結(jié)粗糙、異常收縮。所以，搞錯燒結(jié)溫度的話，燒結(jié)后尺寸不良，性能發(fā)生變化，故要十分注意溫度管理。氣氛煤氣產(chǎn)品在燒結(jié)中為了防止氧化，向燒結(jié)爐內(nèi)放氣氛煤氣。產(chǎn)品在燒結(jié)爐內(nèi)被氣氛煤氣包圍，在這種狀態(tài)下被高溫燒結(jié)。放氣氛煤氣的意義物質(zhì)與氧結(jié)合叫氧化，相反把氧分離出去叫做還原。加熱物質(zhì)，物質(zhì)和氧存在結(jié)合的性質(zhì)（氧化），成形體在燒結(jié)過程中起氧化反應

12、的話，燒結(jié)就無法進行。產(chǎn)品本來的特性就無法發(fā)揮，就會發(fā)生不良情形。為了防止這種氧化，有必要向爐內(nèi)放氣氛煤氣。氣氛煤氣的種類一般在粉末冶金中，大量使用分解氨氣和煤氣。其它也有混合使用氫氣和氮氣的時候。分解氨氣分解氨氣，是通過加熱氨氣和催化劑觸媒中，把氨氣分解成氫（h2）75%、氮（n2）25%的強還原性煤氣，一般叫做ax煤氣。變成煤氣變成煤氣，沼氣（ch4）丁烷混合資（c4h10）丙烷（c3h8）等和空氣混合，通過過度加熱的觸媒中。是氫（h2）30-40%，一氧化碳煤氣（co）20-25%，由氮（n2）35-50%組成的弱還原性的煤氣。由于原料煤氣和空氣的混合比率的改變，都能變成滲碳性煤氣和脫炭

13、性煤氣。一般叫做rx煤氣滲碳和脫炭所謂滲碳，就是燒結(jié)中的產(chǎn)品含炭量超過所需比例的現(xiàn)象，滲碳過的產(chǎn)品硬度增加，特性發(fā)生變化，使之發(fā)生不良狀況，如：軸承跟軸的硬度的不平衡，可發(fā)生磨損。所謂脫炭，就是燒結(jié)中的產(chǎn)品消除的炭現(xiàn)象，脫炭過的產(chǎn)品硬度低，會出現(xiàn)硬度不足等不良情況。綜上所述，氣氛煤氣的使用，是為防止燒結(jié)中的氧化，脫炭等。也就是為了防止燒結(jié)中產(chǎn)品變色及產(chǎn)品性能的變化。整形所謂整形，把燒結(jié)體再次放入模具內(nèi)壓縮，從而得到所定的尺寸、形狀。燒結(jié)后的產(chǎn)品從尺寸和形狀上發(fā)生了變化，達不到圖紙所要求的尺寸和形狀，為了矯正尺寸和變形，有必要把燒結(jié)體再次放入模筒里進行整形。整形的結(jié)構(gòu)把燒結(jié)體放入模具里，給上下模

14、施加壓力，燒結(jié)體在模筒里被擠壓，使燒結(jié)體的變形和尺寸得以矯正。整形的方法，有整形和整形的2種方法。整形法把燒結(jié)體的尺寸比最終制品的尺寸大一些，整形把其塞入模具里擠壓，達到精度。整形法把燒結(jié)體的尺寸做成比最終制品的尺寸小一些，塞入模具里擠壓達到精度。整形是根據(jù)產(chǎn)品的形狀及被要求的特性等，選出相應的方法。真空油浸對尺寸和形狀滿足圖紙要求的產(chǎn)品，進行油的含浸，這種工序稱為真空含油。真空油浸的結(jié)構(gòu) 下圖a，圖示與軸承表面相連的空孔，假定在真空含油機里產(chǎn)品被浸在油中的狀態(tài)。然后，蓋上含油機的蓋子，抽去機里的空氣。如圖b一樣把產(chǎn)品內(nèi)的空氣，從與表面相連的連續(xù)的空孔內(nèi)向油中抽出。經(jīng)過一定的時間后，把空氣返還

15、到真空機內(nèi)，如圖c在空氣消掉的空孔內(nèi)，油被吸入，達到含浸。 燒結(jié)含油軸承的工作原理正常工作軸承，需要潤滑油。鍛造的金屬的軸承，平時一邊加油一邊使用。另一方面，因為燒結(jié)含油軸承，其自體有空孔，在空孔里就被含浸潤滑油，旋轉(zhuǎn)這個油循環(huán)使用，從而起到潤滑作用。靜止狀態(tài)當軸沒有轉(zhuǎn)動停止狀態(tài)時，由于自重與軸承接觸，潤滑油被軸承的空孔吸入。轉(zhuǎn)動時軸開始旋轉(zhuǎn)時，由于軸與軸承的摩擦，油就膨脹，從軸承里流出來起到潤滑作用。停止時軸承的油，根據(jù)毛細管作用再次被軸承空孔吸收。一次油浸和真空油浸的不同點燒結(jié)工序后的1次油浸和真空油浸的不同點，1次油浸的目的，是為了加工時防止模具的磨損、壓傷、防銹。真空油浸是在加工完畢產(chǎn)品出貨前進行。特別是含油軸