粉末冶金工艺流程及产品 from Porite

3.1 如何根据图纸编制开发工艺
3. 1. 1. 例 1 上 一 下 一 型
•压制方向
• 3.1.3：选材：依据图纸要求选用 FD-0205 3.1.2：选材：依据图纸要求选用 • 3.1.4：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产 3.1.3：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产 品必备工艺；⑵后处理：①提高强度，根据硬 度要求Hv(0.2)450-700选用热处理工艺②提高 精度：因直径φ 11±0.01公差太严，需采用机 加工工艺；③齿形精度要求较高：采用精整工 艺。 • 3.1.5：总上所述：产品的完整工艺为：成形 3.1.4：总上所述：产品的完整工艺为：成形 烧结 一次油浸 精整 洗净 热处理 机加工 洗净 普通油浸 包装
• 成形机台吨位越大，所 能成形的产品也越大。
3.1.7. 烧结
• 、烧结基本原理 • 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终 产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法 通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷， 在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整，例如适当改变温 度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。 • 烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温 度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结 果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过 程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变 成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制 品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密 化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末 烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化 合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属） 固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。
热处理设备
3.1.7.10检测
• 检测方法 对于齿轮类的产品PYC在强度和精 度方面均会做检测。 强度方面主要以齿抗来衡量齿轮的 机械性能， 在精度方面PYC可以通过对齿轮的Ff，Fβ， FP，fp，Fi” ， fi”，Fr的检测来评定齿轮的 精度等级。
• 图示为10T 抗压机，可用来测试齿抗
目
• • • •
录
粉末冶金工艺流程 原料及选用标准 如何依据图纸编制工艺流程 粉末冶金产品设计应避免的问题
1.1 粉末冶金工艺流程
原料 成形 烧结 后处理 油浸 出货 油浸 精整 洗净 油浸 出货 油浸 机加工 洗净 油浸 出货 热处理 油浸 出货 蒸汽处理 油浸 出货 常温成形 温压成形 一般铜系烧结 一般铁系烧结 高温烧结
• 为了保证模具的各部分 能顺畅的相对移动，各 模具配合之间应该有间 隙，在间隙中会产生毛 刺。
毛刺
㈡便于模具制作及粉末充填.1
距离尽量在2MM 以上，便于粉末充 填
尖端有锲形时粉末 不易充填，最好改 为平坦形状较好。
设计为R弧，防止 模具碰伤，使粉末 均一充填
便于模具制作及粉末充填.2
将尖角改为圆角， 模具强度提高（不 易开裂），粉末流 动较佳
•
不需要机加工的产品。此工艺受产品结构的影响较大，
同时产品后工程一般不建议进行热处理。产品一般是 含油轴承，连杆，高精度直齿轮。 2.2 机加工：包括车削，磨削，铣削，钻孔，攻牙等， 一般根据产品的精度及结构选用。 3. 其他后处理工艺： 3.1 去除产品毛边：振动研磨；喷砂；刷毛边等。 3.2 产品表面处理：高频处理等。
薄壁件，壁厚最好 在1.5MM以上
㈢便于产品制作及减少机加工.1
圆形孔，模具制作 简单，装配容易， 还可降低制作成本
单边肉厚在1.6MM 以上较好
追加拔模角，减少 机加工工艺（5°15 °）
便于产品制作及减少机加工.2
产品不能有逆向推 拔，否则需追加机 加工
避让R弧，最好沿 压制方向，如在册 向需机加工
粉末冶金件设计时应注意的问题
• ㈠让开毛刺，设计面取。 （具体形状）
齿形类面取
一般产品面取
其中Detail A的小平台设计是为了保护模具，防止 毛边高于端面。Detail B的设计是为了防止毛边高于端 面。 0.2 0.2 10° 0.3 DATIAL A
DATIAL B
模具间隙
毛刺的形成机理
• 选材：FD-0205； • 工艺：成形 烧结 包装
热处理
压PIN
普油
此部品着重介绍：成形及压PIN工艺。
模具
上冲
中模
下一冲 下二冲
芯棒
上冲
中模
下一冲
下二冲
芯棒
模具组立
成形三步曲（动作状态）
• 1.充填
• 2.压制 • 3.脱模
压PIN
• 压PIN过程需用到的设备及治具：压PIN机；压 PIN治具。 • 压PIN过程需监控的尺寸：PIN的段长；脱拔力。
• 3.1.7.1: 按烧结温度的不同，扬保目前有三种烧结炉： • ①R炉：主要烧结Cu系产品，烧结温度一般为890°，烧结 时间，从产品入炉到烧结结束大概2.5-3H之间； • ②J炉：主要烧结Fe系产品，烧结温度一般为1120°，烧结 时间，从产品入炉到烧结结束大概3.5-4H之间； • ③T炉：又称高温炉，主要烧结不锈钢产品及一些高性能的 Fe基产品，烧结温度一般为1250°，烧结时间，从产品入炉 到烧结结束大概10H左右。 • 3.1.7.2: 扬保目前的烧结保护气氛一般有两种：①AX气氛， 分解氨是由液氨气化在催化剂作用下加热，分解得到的含氢 气75%，氮气25%的混合气。其化学反应为2NH3→3H2+N2 ＿22千卡 • 液氨分解工艺流程为：
烧结炉
3.1.7.8：精整
• 精整：可得到高尺寸精度，可补尝烧结中出现的挠曲或其 他尺寸缺陷。一般密度可提高0-5%。 • 精整设备包括：加工机，精整模具。 • 精整过程需监控的项目有：轴向尺寸，径向尺寸等。
上冲
中模
下冲
芯棒
精整模组立
上冲
中模
产品
产品定位
3.1.7.9：热处理
• 热处理有助于提高结构件的耐磨性，提高机械性能，特别 是提高疲劳强度。粉末冶金件常用的热处理有渗碳及碳氮 共渗两种。 • 热处理：表面淬火：①奥氏体化：在非脱碳气氛中，部件 加热到高于A3（相界线GS）50℃的温度并保持在这一温度 下。②淬火：由奥氏体化温度，或由稍低一点的温度但仍 高于A3的温度，将部件淬入油中，由此奥氏体转变为硬而 脆的马氏体。③回火：为消除奥氏体转变为马氏体引起的 高内应力，部件在150 ℃与550 ℃之间的温度下进行回火。 可以降低脆性，提高韧性。 • 硬化层深度：自表面到平均显微硬度降到550MHV0.1地方 的距离。粉末冶金件由于显微孔隙的存在，有利渗碳气氛 的流入，导致硬化层较一般钢件深（扬保一般在0.8MM以 上）
2.2选用方法 • 2.21对于支架，连杆，轴承板，偏心轮以 及配重块等，一般选用SMF40系列（对 应MPIF FC系列）。 • 优点：成形性好，价格低，烧结硬度低 整形容易 • 缺点：一般变化率大，非整形的产品尺 寸相对不易控制
• 2.22对于轴套，隔套等定位零件，SMF40和SMF50系列 （对应MPIF FC和FN系列）均可，视其功能及工作要 求选用 • 对于荷重齿轮，链轮，凸轮和棘轮，推荐选用SMF50 系列其中的镍和钼均可起到提高强度和淬透性的作用 • 对于要求耐磨和高强度的产品，可以采用温压成形工 艺，并可采用高温烧结来提高密度与强度 • 优点：可以一次性做到7.2G/CC以上的密度 • 缺点；生产成本较高
பைடு நூலகம்
• 另粉末冶金件的显微结构通常不如传统钢件那样均匀，因此 在淬火表面以下任何给定距离，烧结钢件的显微硬度值比传 统钢要分散的多。有时测试锥打在马氏体基体中分散的铁素 体，残留奥氏体或珠光体的软点上或孔隙上，测量会有很大 的偏差。扬保一般热处理产品的显微硬度可控制在HV（0.2） 500-700之间。宏观硬度控制在HRC28MIN。
3.1.6 成形工艺
• 成形工艺是粉冶工艺设计第一步，也是至关重 要的一步。根据成形过程中是否对模具及粉末 进行加热可分为：①常温成形（压制出来的生 胚密度在5.8-7.0之间；②温压成形（压制出来 的生胚密度在7.0-7.35之间），一般来说粉末 冶金产品的机械性能随生胚的密度提高而提高。 • 成形需要用到的设备有：①成形机台；②模具； • 成形过程中需监控的项目有：轴向尺寸（即全 长，段长）；密度等。
减压气化 液氨瓶 分解炉 冷却器 净化系统 氨分解气
• ②Rx气氛：是一种相对便宜的烧结气氛，可在特殊发生器中， 使用催化剂，通过不完全燃烧燃料瓦斯气与空气的混合气而 产生。通常的燃气是甲烷（CH4),炳烷（C3H8）或天然气， 燃烧产品含有：H2，H2O，CO，CO2，N2或CH4。 • 3.1.7.3：烧结过程需用到的设备有：烧结炉；网盘。 • 3.1.7.4： 烧结过程需监控的项目有：径向尺寸；硬度等。
断面变化不能过大， 否则产品会有缺陷 （如断裂等）
粉末冶金件一些尺寸公差
一般铁基部品： 径向尺寸（内外径）： 基准尺寸 公差 φ2- φ5 0.025-0.03 φ5- φ10 0.04 φ10- φ15 0.06 φ15- φ20 0.08 φ20- φ30 0.12 φ30- φ40 0.18 ≥φ40 0.20 轴向尺寸（压制方向）：±0.10 一些薄壁细长件，内齿圈，关键尺寸较多的产品（易变形产品）除外， 另一些尺寸要求较 高的产品，公差可以根据客户要求适当收严（追加机加 工等）。
1.2 后处理的选用依据
• 后处理的选用：①根据客户图面要求；②根据产品的使用 要求。 • 1. 提高产品强度： • 1.1 热处理：适用于综合机械性能要求较高的产品，硬度 一般可以达到HRC25以上（Hv0.2 450以上）。产品一般是 承受较大载荷的齿轮及一些耐磨性较高的产品。 • 1.2 蒸汽处理：适用于综合机械性能要求中等的产品，硬 度一般可达到HRB70以上。此工艺在产品表面形成致密的 氧化膜保护层，耐磨性能较好。产品一般是压缩机的阀板 及电动工具类的压板。 2. 提高产品尺寸精度： 2.1 精整：适用于一些齿形精度较高或尺寸精度较高但
• 检测器具 • 齿形测定仪：主要用来检测齿轮的Ff，Fβ， FP，fp。
• 齿形啮合仪：主要用来检测齿轮的Fi” ， fi”，Fr。
• 上面提到的齿形啮 合仪测定齿轮相关 参数时需要用到标 准齿（Master Gear), 右图是PYC现有的 标准齿资料。
一些其他常用的检测设备
例2. 上一下二中模二段型
2.原料
• 2.1原料类型 • 目前pyc常用的原料标准主要有两种： SMF系列和MPIF标准 • SMF 系 列 为 日 本 标 准 ， 常 用 的 有 SMF5030，5040，4030，4040 • MPIF标准为美国标准，常用的有FC0205， FD0205 • 不锈钢粉：304及316（Mo含量较高）