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粉末冶金齿轮零件如何成型的?

作者:翔宇粉末冶金制品

发布时间:2022-08-06

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导读:从粉末材料成型产品的主要技术,就吨位数量和生产的零件数量而言,是模压。该成型技术涉及包括以下方面的生产周期:用已知体积的粉末原料填充模腔,从填充靴输送用冲头在模具内压实粉末以形成压实。通常,压实压力通过工具集两端的冲头施加,以降低压实内密度梯度。使用下部冲头将压坯从模具中弹出在下一个循环的填充阶段使

从粉末材料成型产品的主要技术,就吨位数量和生产的零件数量而言,是模压。该成型技术涉及包括以下方面的生产周期:

用已知体积的粉末原料填充模腔,从填充靴输送用冲头在模具内压实粉末以形成压实。通常,压实压力通过工具集两端的冲头施加,以降低压实内密度梯度。使用下部冲头将压坯从模具中弹出在下一个循环的填充阶段使用填充靴从模具的上表面移除压坯。

压制车间1.JPG

该循环提供了一个易于自动化和高生产率的流程。但是,此路由交付的产品存在一些限制:

几何复杂性

可以提供的几何复杂性最好被描述为“二维和半维”。径向方向(即零件的平面图)的复杂性是无限的;如果形状可以切入模具中,那么它可以在零件中形成。然而,在第三维(零件的轴向或穿透厚度方向)中存在显着限制。

通过使用多个顶部和底部冲头,可以创建截面厚度的变化,并且可以通过在工具集中加入芯棒和心轴来创建该方向上的孔。但是,不能形成重入特征,因为它们会阻碍零件从模具中弹出。

纵横比

如果寻求对密度变化的可接受控制,则零件的纵横比(长度与直径)有限(约3:1)。

尺寸和重量

零件的尺寸和重量受到可用成型压力机的最大吨位能力(约1000吨容量)的限制。2公斤。含铁PM部分将被视为一个大部件。

强度

常规模压零件的强度水平在一定程度上受到产品中剩余孔隙率的影响的限制。已经引入了一系列工艺开发,其中许多是标准压力机/烧结工艺的演变,这些工艺已经解决了这一特定问题。

已经开发了许多替代成型工艺,这些工艺试图解决其中的一个或多个限制。

等静压

等静压可以解决所有四个限制,因为可以形成非常大的部件,可实现的长宽比的唯一限制来自包含压制流体的容器的尺寸,可以实现真正的三维几何复杂性,并且可以提供全密度压实。然而,与模压相比,所有这些都是以成形周期时间显着增加和尺寸公差控制的一些限制为代价的。

在等静压中,粉末在所有方向上都以静水压力压实。该过程可以在冷或热上进行。

冷等静压

在冷等静压中,粉末包含在柔性模具中,通常是聚氨酯,其浸入压力容器中的液体(通常是水)中,该压力容器被泵送到高压。

热等静压

在热等静压中,加压介质是气体,通常是氩气。粉末包含在金属罐中,金属罐受到压力容器中的静水压力。HIP可实现全密度,该工艺用于高温合金,高速钢,钛等,其中材料的完整性是首要考虑因素。

HIP成本的一个重要贡献者来自罐装过程。因此,人们对“无罐HIP”处理有很大的兴趣。如果粉末可以通过初步成型工艺(例如模压或CIP)固结到约92%以上的密度,则可以消除表面连接的孔隙率,在随后的HIP过程中可以避免气体渗入零件,并且可以实现完全致密化。

这种方法的一个变体是烧结-HIP,其中所需的92%+密度是通过烧结实现的,然后在同一容器中应用HIP固结。

剖分模压实

旨在提高粉末冶金零件的几何复杂性并引入形成再入特征的能力的早期工艺开发是模压的进化扩展,称为剖分模压实。在此过程中,工具集的设计使得在零件成型后,模具可以在水平平面上分开,从而允许在模具的两半之间弹出具有重入特征的压实。

金属注射成型

然而,对扩展粉末零件成型能力产生重大影响的工艺是金属注射成型(MIM)。在MIM中,粉末与有机粘合剂混合以产生原料,该原料可以以与注塑成型塑料零件相同的方式注射到模具中。从模具中释放出坯体后,将其脱钩,然后烧结。

在此过程中可以保持紧密的尺寸公差,并且由于使用了细粉和随之而来的高烧结活性,因此可以实现接近全密度的密度水平,从而达到高强度水平。此外,还可以形成极其复杂的三维几何形状。然而,主要是由于该过程的脱脂阶段涉及的困难,MIM零件通常体积小,重量轻,壁厚薄。作为与模压零件的比较,100 g.MIM零件将被视为较大。


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