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    粉末冶金
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    粉末冶金件的不同连接过程是怎样的呢?

    2020-06-15 11:10:49

    粉末冶金材料加工技术中,零件的全部或某些成分以具有一定组成,形态和尺寸特征的颗粒形式使用,并压制成高精度产品。粉末冶金生产具有紧密公差和高生产率的高质量,复杂粉末冶金件的能力呈现出显着的优势,例如能源效率和潜在的低资本成本。粉末冶金被广泛用于从生物医学到汽车工业领域的各种应用,例如牙齿修复,植入物,轴承和汽车传动部件。

    作为各种应用中的锻造和铸造材料的替代品,粉末冶金件变得越来越有吸引力。但是,通过利用将粉末冶金零件彼此连接或连接到其他铸造/锻造产品来制造复杂的几何形状的能力,可以进一步增加粉末冶金的使用。限制粉末冶金零件焊接的主要问题是孔隙,杂质以及某些PM零件的碳含量高的事实。那么粉末冶金件的不同连接过程是怎样的呢?

    EB焊接

    EB焊接通常在高真空(例如10-6mbar)下进行。因此,这是分批处理,因此可能很昂贵,因此只限于高价值零件。与激光焊接类似,它倾向于在C型钢中提供高冷却速率和高硬度,但由于真空会促使捕获的气体试图在焊接过程中逸出,因此很可能具有更大的孔形成趋势。据报道,孔隙率随着行进速度的降低而增加。然而,已经证明,具有一定孔隙率的铁质烧结体中焊接金属的孔隙率可以通过梁参数来控制,并且非真空EB焊接工艺已用于烧结零件

    发现任何残留的膜,例如截留在PM零件孔中的热处理淬火油,都对EB焊接有不利影响。据报道,在高温粉末冶金高温合金中,烧结的粉末冶金零件中的细晶粒尺寸对于良好的EB焊接性是必不可缺的,这可能是由于延展性提高所致。这与用于吸收凝固时的应变的细粒材料的延展性和韧性增加有关。在为航空航天应用(发动机部件,如涡轮盘)设计的粉末冶金合金的EB焊接中发现裂纹,需要进一步研究。

    然而,尽管存在上述问题,但EB焊接仍具有产生低变形的能力,这再次类似于激光焊接,或至少具有均匀的变形效果,这对于保持近净形状粉末冶金组件的尺寸稳定性很重要。

    粉末冶金件

    电阻凸焊

    凸焊是烧结PM零件应用广泛的焊接工艺之一。凸焊的优点是与焊接相关的变形有限。已经强调,成功进行凸焊的一个潜在困难是部件上可能存在氧化层,例如,经过蒸汽处理的部件,通常用于黑色金属烧结部件。这样的层可通过在界面处的绝缘作用而防止令人满意的焊接,并且作为潜在的湿气和孔隙的来源。因此建议,如前所述,对PM零件进行任何蒸汽处理都应在焊接后进行。通过电阻凸焊可以焊接高碳PM钢和表面硬化零件。

    摩擦焊接

    摩擦焊接是固相工艺,主要用于各种几何形状的锻造产品。特别的优点是不需要助焊剂,填料或需要保护性气氛,这使该工艺具有吸引力。由于促进了气孔闭合,摩擦焊接工艺非常适合于PM零件的焊接,这可能会导致无气孔的焊接界面,并具有精细的微观结构,特别是对于铝基PM零件和MMC。特别是对于铝合金PM组件,摩擦焊接还可用于通过粘结区域内的变形破坏颗粒上的任何氧化物层,从而有助于提高粘结强度。摩擦焊接的一个潜在缺点可能与由于烧结金属晶粒的重新取向和变形而引起的微观结构变化有关,这可能会在接头中产生潜在的薄弱区域,从而降低疲劳性能。

    钎焊

    在钎焊过程中,粉末冶金件通常会像海绵一样起作用,这可能会将钎焊合金从接头处抽出到零件的孔隙中,从而留下不足的粘结材料。已经开发出了避免烧结钢吸收钎焊合金并将钎焊合金结合到烧结过程中的技术。常见的钎焊问题之一是次级产品的存在,例如由于助焊剂反应会通过阻塞孔来阻止进一步的渗透。据报道,影响钎焊接头强度的重要因素是颗粒的表面状况(与其他技术一样)和零件的表面粗糙度。已经开发出新的钎焊技术,例如激光钎焊和新的钎焊合金,以在大规模生产环境中接合烧结部件。组件可以包括PM到PM或PM到锻造或铸造结构。

    扩散结合

    如果铁零件尺寸很小,则可以很容易地进行扩散粘结。烧结和扩散结合可以潜在地在同一炉中进行。可以采用低共熔反应来提供用于在界面处键合的瞬时液相。由于反应而形成的次级反应产物(例如氧化物)可能会降低结合强度。但是,已经观察到,通过添加合适的元素(例如,铁性PM零件中的Cu)来激活扩散,可以获得高粘结强度。然而,通过扩散结合可以预期到相当低强度的接头,这可能限于某些几何形状和合金成分。迄今为止,有几种应用涉及轻质材料(例如钛合金和MMC)的扩散结合。更常规的C-Mn钢通常没有进行扩散结合。


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