粉末冶金成型技术

粉末冶金技术概述
随着PM量的增加，制件对工艺的要求势必更为严格，
粉末成形液压机作为粉末冶金件生产线上最关键设备，其性 能决定了粉末压坯的质量，而且制约着我国粉末冶金行业的 发展。高性能粉末压机，是拥有基于电液比例技术的粉末成 形液压机产品,但其技术处于封锁状态。 目前较大的粉末冶金生产厂引进国外的先进粉末成形设 备和生产线，单靠引进不能从根本上解决问题。 所以，独立开发高技术水平的粉末成形设备也是目前粉 末行业发展最大的趋势。
粉末成型控制技术的研究
从上述两点粗略的讲述成型控制过程单一因素对制品质
量的影响，但在实际应用中各种影响因素都是相互的，在 研究过程中发现同时影响制品质量的的因素有：
1、成行压力对制坯质量的影响：压制力对密度有着直接的影响。 存在的压力降使压制时产生分层和剥离，脱模后压坯分界面存在裂纹。 2、压制速度对压坯质量的影响：粉末压制时，加压速度的大小， 影响空气从粉末间的孔隙中排出，直接影响压坯密度的均匀，压坯密 度差就较大，压坯就越易产生裂纹。 3、保压时间对压坯质量的影响：在压制过程中，最大压制压力 下要有适当的保压时间，可明显提高压坯密度。 4、脱模力对压坯质量的影响：
粉末冶金技术概述
汽协数据反馈2014年全国汽车产销分别为2372.29万
辆和2349.19万辆，同比增长7.26%和6.86%。以及上月 上海汽车展上汽协公布的15年一季度国内汽车产销量来看， 估计15年汽车产销量将比上年度增长5-8%。
结合上述统计结果来看，国内汽车行业在靠近国外同
行产品时对PM件的需求量也将大大提升。
粉末成型控制技术的研究
4.脱模力的计算
2)脱模压力计算 脱模压力也是成形设备的重要参数之一，脱模压力Pe计 算公式为： Pe=F'PsiSs
式中 F'—粉末与模壁的静摩擦系数。铁基F'值为 0.14~0.19。 Psi—脱模前阴模弹性收缩，作用于压坯的压强，Mpa Ss—压坯与阴模模腔的侧面积，cm2。
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粉末冶金技术概述
粉末成型控制ຫໍສະໝຸດ Baidu术的研究
新研发全自动粉末压机
4
未来发展方向
粉末冶金技术概述
粉末冶金（Powder metallurgy简称PM）是以金属
粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，通 过成形、烧结或热成形制成金属制品或材料的一种冶 金工艺技术。粉末冶金生产工艺与陶瓷制品的生产工
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9自动装填料、
自动取件、输送、 在线重量检测。
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400T粉末冶金液压机精度（重点数据） （JB/T7343标准-I级）
序号 1 2 3 项 目 滑块、工作台平面度 滑块对工作台平行度 滑块下行对工作台垂直度 单位 mm mm mm 数值 0.044 0.068 0.055
4
5 6 7 8 9
主缸限程可调距离
顶缸限程可调距离 固定板、阴模板及浮动模板平面度 阴模板及各浮动模板对固定板的平行 度 各模板导向孔对工作面垂直度 模架导向杆与导向套间隙
mm
mm mm mm mm mm
80
80 0.03 0.04 0.04 0.03
粉末成型控制技术的研究
3.压制力的计算
1)压制压力计算
压制压力作为选择压机的重要工艺参数，压制压力 P(MPa) 可按下式计算: P =pS 式中 p—单位压制压力,Mpa S—压坯的受压横截面积,cm2。 实际生产中，铁基压坯密度在 6.0~7.0g/cm3时，单位压制 力为400~700MPa 。 铜基压坯密度在 6.4~7.8g/cm3时，单位压制压力为 200~500MPa。 不锈钢单位压制压力为 700~800MPa。
提高生产效率。
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工作流程
阴模复位 滑块快下 下中心缸及各模冲复位 滑块慢下、移粉、预压 自动送料装粉 浮动压制 后压
保压 二次泄压
一次泄压 滑块回程
顶缸保护脱模
下中心缸拉下
同时上三冲伸出
阴模复位
下中心缸及各模冲复位
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适用：
减震座
复杂异型零件
齿股类零件
齿轮、链轮类
粉末成型控制技术的研究
b.脱模完整性：由于压制过程阴模会发生弹性膨 胀，当压力去除后，压坯阻碍阴模弹性收缩，压坯 受径向压力，使得压坯在脱模过程中受到反向切应 力作用，压坯上的一些薄弱部位有可能在上述切应 力作用下发生毁坏。 改善措施：零件在结构上应尽可能避免薄壁、深 而窄的槽、锐边、小而薄的凸台等形状。
压坯密度
粉末成型控制技术的研究
模压Ⅲ 阶段由于颗粒发生塑性变形从而产生弹性内应力。
弹性内应力将结合压制压力大小、加压速度、压坯孔隙度等各 种因素影响压坯密度分布。
此外脱模过程中，以及脱模后压坯出现裂纹、缺口等缺陷。
粉末成型控制技术的研究
2.模压成型关键点
模压成形法工艺简单，效率高，便于自动化生产。但是该 方法压力分布不均匀，使坯体密度不均匀，易发生开裂现象， 导致次品的出现。 a.压坯密度分布均匀性：因为粉末体在压模内受力后向各 个方向流动，于是引起垂直于压模壁的侧压力。侧压力引起 摩擦力，会使压坯在高度方向存在明显的压力降。 改善措施：1）减小摩擦力，内壁涂抹润滑油或采用内 壁更光洁的模具； 2）采用双向压制改善压坯密度分布的不均匀性； 3）模具设计时尽量降低高径比。
粉末成型控制技术的研究
一、粉末冶金成形工艺过程
成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得具有一
定形状、尺寸、密度和强度的压坯。粉末冶金常用的成形 方法如下所示。模压成形是最基本的成形方法。
成形
无压成形
加压成形
松 装 烧 结
粉 浆 浇 注
模 压 成 形
热 压 成 形
等 静 压 成 形
轧 制 成 形
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1.整体框架式结构， 机身刚性好，四角八 面导向，有效保证滑 块运动精度；
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2.机器所有液压
油缸上、下机械限 位点可调，确保调 整精度；
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3.结合机械
压力机优点，可 进行定程压制 。
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4.在顶缸与模
架下模板结合处增 加小柱塞缸，可欠 装粉 。
离 心 成 形
挤 压 成 形
爆 炸 成 形
粉末成型控制技术的研究
1.模压成型工艺分析
模压过程中粉末体的压制过程如下： Ⅰ阶段粉末颗粒受到压力后，颗粒之 间发生相对移动，“拱桥”被破坏， 密度随压力的增加而迅速增加； Ⅱ Ⅲ Ⅱ阶段出现压缩阻力，密度不随压力 Ⅰ 增高而明显变化； 成型压力 Ⅲ 阶段粉继续增大成形压力，末颗粒 开始变形使颗粒之间的结合进一步 压坯密度——成形压力曲线 增强，坯体的密度又随压力增高而 增加。
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5模架浮动板支承 油缸反向支承力两次 可调，改善零件密度 的分布；避免成型缺 陷的产生 。
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6.中心缸浮动，
改善零件中性层 密度的分布。
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7.阴模板上粉靴 移动支承板设计成可 拆卸结构，减少了拆 装难度和烦琐 。
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8.粉桶起吊 装置取代行车， 更适合无起吊 能力的用户 。
艺类似，因此人们又常常称粉末冶金方法为“金属陶 瓷法”。
粉末冶金技术概述
随着各行各业的快速发展，轻量化、紧凑设计等各种要
求，越来越多的零部件日趋复杂，促使粉末冶金成型工艺面 对更多挑战。汽摩行业作为粉末件用量最大行业，目前就汽 车这一分支形势来看，据行业协会2014年不完全统计，全 球不同地区由于技术以及生产能力等因素每台汽车上使用 PM件的量相差较大：
实际生产中,脱模力Pe与压制力P关系： 铁粉压坯脱模力 Pe≈0.13P
硬质合金脱模力 Pe≈0.3P 当用硬脂酸锌作为润滑剂压制铁粉Pe≈0.03~0.05P
新研发全自动粉末压机
全自动粉末冶金液压机介绍
新开发的全自动粉末冶金成型设备，设计理念是集机 械压力机与CNC伺服液压压机部分优点的为一体的新型国 内首创设备。 浮动模板式复合模架能有效的控制产品的一致性而后 产品的合格率，在满足定压压制的基础上增加机械压力机 的定程压制机构，既可以起到又可以作为定压压制的双层 保护；压制结束可在线对压坯进行称重装置检测，可有效