粉末冶金是一項(xiàng)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(jìn)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(jìn)入當(dāng)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(xiàng)新技術(shù),可生產(chǎn)出高密度、高強(qiáng)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(jìn)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(diǎn):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(diǎn)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(jī)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(jī)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(jī)理研究尚未見報道.
技術(shù)優(yōu)點(diǎn):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(jìn)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(diǎn).
技術(shù)關(guān)鍵:實(shí)現(xiàn)模壁潤滑
技術(shù)優(yōu)點(diǎn):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(qiáng)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(jìn)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(jī)錘頭速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(diǎn):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(diǎn)
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(dāng)粉末裝入一個導(dǎo)電的容器(護(hù)套)內(nèi),置于高場強(qiáng)的中心腔中,線圈通入高電流脈沖,線圈中形成磁場,護(hù)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(hù)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(diǎn):可達(dá)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(hù)
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(qiáng)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(kuò)散能力,再在較低機(jī)械壓力下利用強(qiáng)電流短時加熱粉體進(jìn)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(diǎn):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(xì)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(diǎn):可使松散材料達(dá)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(jìn)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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