粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體,節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術(shù),在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用,已經(jīng)進入當代材料科學(xué)的發(fā)展前沿.目前粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展.
粉末冶金成形新技術(shù)包括溫壓技術(shù)、流動溫壓技術(shù)、模壁潤滑技術(shù)、高速壓制技術(shù)等.
溫壓技術(shù)
溫壓技術(shù)是粉末冶金領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù),可生產(chǎn)出高密度、高強度,具有非常廣泛的應(yīng)用前景.
所謂溫壓技術(shù)就是采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng),將加有特殊潤滑劑的預(yù)合金粉末和模具加熱至130 ~150℃,并將溫度波動控制在±25℃以內(nèi),然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結(jié)而制得粉末冶金零件的技術(shù).
技術(shù)關(guān)鍵:溫壓粉末制備﹢溫壓系統(tǒng)
技術(shù)優(yōu)點:溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小,同時零件性能均一,產(chǎn)品精度高,材料利用率高,工藝簡單,成本低廉.
流動溫壓技術(shù)
流動溫壓技術(shù)(Warm Flow Compaction,簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上,結(jié)合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術(shù).其關(guān)鍵技術(shù)是提高混合粉末的流動性.它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性,從而可以在80~130℃溫度下,在傳統(tǒng)壓機上精密成形具有復(fù)雜幾何外形的零件,如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件,而不需要其后的二次機加工.
技術(shù)關(guān)鍵:WFC技術(shù)在國外還處于研究的初始階段,其關(guān)鍵制造技術(shù)及其致密化機理研究尚未見報道.
技術(shù)優(yōu)點:可成形具有復(fù)雜幾何形狀的零件、壓坯密度高、密度均勻、對材料的適應(yīng)性較好、工藝簡單,成本低.
膜壁潤滑技術(shù)
傳統(tǒng)粉末零件成形時,為了減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦,在粉末混合料中需添加一定量的潤滑劑,但混進的潤滑劑因密度低,不利于獲得高密度的粉末冶金零件;而且潤滑劑的燒結(jié)會污染環(huán)境,甚至?xí)档蜔Y(jié)爐的壽命和產(chǎn)品的性能.模壁潤滑技術(shù)的應(yīng)用則很好地解決了這一難題.近年來,采用模壁潤滑取代粉末潤滑技術(shù)已成為粉末成形研究和開發(fā)的又一熱點.
技術(shù)關(guān)鍵:實現(xiàn)模壁潤滑
技術(shù)優(yōu)點:明顯提高粉末材料的生坯密度,明顯提高粉末材料的生坯強度.
高速壓制技術(shù)
高速壓制生產(chǎn)零件的過程和傳統(tǒng)的壓制過程工序相同.混合粉末加進送料斗中,粉末通過送粉靴自動填充模腔壓制成形,之后零件被頂出并轉(zhuǎn)入燒結(jié)工序.所不同的是高速壓制的壓制速度和壓機錘頭速度遠遠高于傳統(tǒng)壓制.
技術(shù)關(guān)鍵:巨重的液壓驅(qū)動的錘頭,高壓制速度
技術(shù)優(yōu)點:HVC技術(shù)具有高密度、高性能、低成本、高生產(chǎn)率和可成形大零件的特點
動磁壓制技術(shù)
DMC是采用脈沖調(diào)制電磁場施加的壓力來固結(jié)粉末.與傳統(tǒng)的粉末冶金壓制工藝一樣,動力磁性壓制也是兩維壓制工藝,但卻是徑向壓制而不是軸向壓制.當粉末裝入一個導(dǎo)電的容器(護套)內(nèi),置于高場強的中心腔中,線圈通入高電流脈沖,線圈中形成磁場,護套內(nèi)因而產(chǎn)生感應(yīng)電流.感應(yīng)電流與施加的磁場相互作用,產(chǎn)生由外向內(nèi)壓縮護套的磁力,使粉末得到壓制,整個壓制過程時間不足1ms.
技術(shù)關(guān)鍵:兩維徑向壓制,電磁場施加壓力
技術(shù)優(yōu)點:可達到更高的壓制力,維修與生產(chǎn)成本更低 在任何溫度與氣氛中均可施加壓力,且適合所有材料,工作條件更靈活 不使用潤滑劑與粘結(jié)劑,有利于環(huán)境保護
放電等離子燒結(jié)技術(shù)
該技術(shù)集粉末成形和燒結(jié)于一體,不需要預(yù)先成形,也不需要任何添加劑和粘結(jié)劑.主要是利用外加脈沖強電流形成的電場清除粉末顆粒表面氧化物和吸附的氣體,凈化材料,活化粉末表面,提高粉末表面的擴散能力,再在較低機械壓力下利用強電流短時加熱粉體進行燒結(jié)致密.
技術(shù)關(guān)鍵:結(jié)合粉末成形和燒結(jié)于一體
技術(shù)優(yōu)點:降低了粉體的燒結(jié)溫度,縮短了燒結(jié)時間,并充分利用了粉末自身發(fā)熱的作用,熱效率極高,加熱均勻,可通過一次成形獲得高精度、均質(zhì)、致密、含氧量低和晶粒組織細小的零件.
爆炸壓制技術(shù)
通常將金屬粉末材料置于具有一定結(jié)構(gòu)的模具中施加爆炸壓力,爆炸物質(zhì)的化學(xué)能在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為周圍介質(zhì)中的高壓沖擊波,并以脈沖波的形式作用粉末,使其獲得高密度.
技術(shù)關(guān)鍵:劇烈爆炸﹢高速壓制
技術(shù)優(yōu)點:可使松散材料達到理論密度.能將不適合傳統(tǒng)壓力加工的材料制造成零件,可使傳統(tǒng)的不可壓縮的金屬陶瓷材料、低延性金屬等壓制成復(fù)合材料.
粉末冶金是一門重要的零件成形技術(shù).粉末冶金新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn),必將促進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,也必將帶給材料工程和制造技術(shù)光明的前景.
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