粉末冶金的工艺流程-粉末成形

粉末成形

简介

粉末冶金生产中的基本工序之一，目的是将松散的粉末制成具有预定几何形状、尺寸、密度和强度的半成品或成品。模压（钢模）成形是粉末冶金生产中采用最广的成形方法。18世纪下半叶和19世纪上半叶，西班牙、俄国和英国为制造铂制品，都曾采用了相似的粉末冶金工艺。当时俄国索博列夫斯基(П.Г.Соболевсκий)使用的是钢模和螺旋压机。英国的沃拉斯顿(W.H.Wollaston)使用压力更大的拉杆式压机和纯度更高的铂粉，制得了几乎没有残余孔隙的致密铂材。后来，模压成形方法逐渐完善，并用来制造各种形状的铜基含油轴承等产品。20世纪30年代以来，在粉末冶金零件的工业化生产过程中,压机设备、模具设计等方面不断改进,模压成形方法得到了更大的发展，机械化和自动化已达到较高的程度。为了扩大制品的尺寸和形状范围，特别是为了提高制品密度和改善密度的均匀性相继出现和发展了多种成形方法。早期出现的有粉末轧制、冷等静压制、挤压、热压等；50年代以来又出现了热等静压制、热挤压、热锻等热成形方法。这些方法推动了全致密、高性能粉末金属材料的生产。 主要功能

（1）将粉末成形为所要求的形状；

（2）赋予坯体以精确的几何形状与尺寸，这时应考虑烧结时的尺寸变化；

（3）赋予坯体要求的孔隙度和孔隙类型；

（4）赋予坯体以适当的强度，以便搬运。

根据成形时是否从外部施加压力，可分为压制成形和无压成形两大类。 压制成形主要有：封闭钢模冷压成形、流体等静压制成形、粉末塑性成形、三轴向压制成形、高能率成形、挤压成形、轧制成形、振动压制成形等；

无压成形主要有：粉浆浇注、松装烧结等。

模压成形

模压成形 将金属粉末装入钢模型腔，通过模冲对粉末加压使之成形。

模压过程 装在模腔中的粉末由于颗粒间的摩擦和机械啮合作用会产生所谓“拱桥”现象，形成许多大小不一的孔隙。加压时，粉末体的体积被压缩，其过程一般用压坯相对密度-压制压力曲线表示（图1）。在开始阶段粉末颗粒相对移动并重新分布，孔隙被填充，从而使压坯密度急剧增加，达到最大装填密度；这时粉末颗粒已被相互压紧，故当压制压力增大时,压坯密度几乎不变,曲线呈现平坦。随后继续增加压制压力，粉末颗粒将发生弹、塑性变形或脆性断裂，使压坯进一步致密化。由于颗粒间的机械啮合和接触面上的金属原子间的引力，压制后的粉末体成为具有一定强度的压坯。

压制压力与压坯密度分布 在模压过程中压制压力主要消耗于以下两部分：①克服粉末颗粒之间的摩擦力（称为内摩擦力）和粉末颗粒的变形抗力；②克服粉末颗粒对模壁的摩擦力(称为外摩擦力)。由于外摩擦力的存在，模压成形的压坯密度分布实际上是不均匀的。例如单向压制时，离施压模冲头较近的部分密度较

高，较远的部分密度较低。在双向压制时（实际是两个单向压制的组合），压坯沿压力平行方向的两端密度较高，中心部位较低。将润滑剂加入粉末中或涂于模壁上可改善压坯密度的不均匀性。

弹性后效 压坯在除去压力或脱模以后，由于内应力松弛，压坯体积发生弹性膨胀，这种现象称为弹性后效。弹性后效是设计压模的重要参数。

压模和压机 模压成形的主要设备是压模和压机。压模设计的原则是：充分发挥粉末冶金少切削和无切削的工艺特点，保证达到压坯质量的三项要求（即几何形状、尺寸精度和光洁度、密度的均匀性）；合理地选择模具材料和压模结构，提出模具的加工要求。压机分为机械压机和液压机两类。机械压机的特点是速度快，生产率高；其缺点是压力较小,冲程短，冲压不够平稳,保压困难，不适于压制较大和较长的制品。与机械压机相比，液压机（图2）的特点是压力大,行程长，比较平稳，能实现无级调速和保压，适于压制尺寸较大较长的制品；其缺点是速度慢，生产率低。

热压

热压 是一种将模压与烧结相结合的成形方法。因为金属和合金粉末在高温下塑性好,容易变形,所以热压制品通常比冷压烧结制品更致密，强度也较高。热压可在大气、保护气氛或真实条件下进行。加热方式主要有三种：传导、感应和电阻加热。制品的密度与热压温度、压力和时间有关。但是，当热压温度高到材料中出现液相时,压力就不能太大了。否则液相组分会被挤出,这不仅能引起材料成分的改变，而且会严重地损坏模具。热压只要配备有加热系统的压机和耐高温的模具即可。常用的模具材料为石墨。由于热压所需要的压力较小，产品致密，尺寸精确，因此常用于生产硬质合金轧辊、顶锤等大型零部件。热压还适用于生产烧结性很差的金属陶瓷等材料。热压的缺点是生产率低，成本较模压成形高。 等静压

通过液体或气体传递压力使粉末体各向均匀受压而实现致密化的方法，称为等静压制，简称等静压（见等静压加工）。等静压可分为冷等静压和热等静压两种。 冷等静压

通常是将粉末密封在软包套内，然后放到高压容器内的液体介质中，通过对液体施加压力使粉末体各向均匀受压，从而获得所需要的压坯。液体介质可以是油、水或甘油。包套材料为橡胶之类的弹塑性材料。 …… 此处隐藏：3198字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……