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    粉末冶金
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    了解石家庄粉末冶金压制成型工艺的主要操作流程是怎样的?

    2020-09-07 14:48:41

    压制和烧结是用于由粉末形成固体零件的机制。首先进行石家庄粉末冶金压制成型,然后进行烧结。压制之前,按照粉末冶金部分中的说明,已准备好粉末。除了粉末成分之外,混合物中还可以存在粘合剂,抗絮凝剂和润滑剂。下面了解石家庄粉末冶金压制成型工艺的主要操作流程是怎样的?

    粉末压制和通常的粉末成型适合于二维几何形状且厚度较小的扁平零件。主要问题是零件的复杂性和厚度的增加,这是由于粉末颗粒的不均匀压实引起的密度变化较大,以及由于需要排出压制的压坯而造成的限制。处理方法用于减轻这些问题。稍后将在粉末冶金的工艺设计中讨论工艺设计,零件复杂性的不同程度以及粉末制造的功能。

    粉末压制

    粉末压制是将粉末压实成几何形式。压制通常在室温下进行。这将创建一个称为“ 绿色压坯”的实心部件。该压制的未烧结部件的强度(生坯强度)取决于可压实性,可以使用粘合剂来增加可压实性。通常,可以用手将生压坯弄碎,但又要坚固,足以轻柔地搬运。压坯的几何形状与零件的几何形状相似,但是在制造过程的烧结阶段会发生收缩,须将其计算在内。

    所需的粉末量将取决于粉末的堆积密度和零件中的材料量。堆积密度在上一节中进行了讨论,它是散粉本身的密度。当测量粉末量时,堆积密度很重要。须始终计算添加剂(如润滑剂)的作用。例如,生压坯中含有一定量的润滑剂和粘合剂,它们会增加额外的材料。在烧结过程中,这些润滑剂和粘合剂被烧掉。在烧结后,它们的材料不再存在于零件中,因此须加以考虑。

    开始制造过程时,将一定量的粉末填充到模具中。模具填充率主要取决于粉末的流动性。易流动的粉末可以较高的比例倒出。浇注可以是自动过程。

    填充模具后,冲头朝着粉末移动。冲头向粉末施加压力,将其压紧至正确的几何形状。

    冲头和模具表面在粉末制造中非常重要。冲头和冲模之间须存在一定的间隙,以使冲头在冲模内移动。粉末颗粒可能会卡在此间隙内,从而导致机器正常移动出现问题。为了防止粉末颗粒滞留在该间隙内,间隙被设计为极低。用于粉末压制的冲头和模具之间的间隙值通常小于.001英寸。大多数冲头和冲模均由硬化的工具钢制成,将其表面打磨,然后沿工具运动的方向进行抛光或研磨。用于更极端粉末加工操作的冲头和冲模可以由碳化钨制成。

    河北粉末冶金压制成型操作所需的力在很大程度上取决于材料。例如,压制铝粉通常需要较小的力,而压制铁粉则需要相对较大的力。压力还取决于粉末特性,添加剂和生坯的期望密度。摩擦力将阻止压制过程中颗粒的运动,因此润滑可降低所需的压紧力,并且还会导致压制过程中颗粒的分布更加均匀。润滑量应正确。过度润滑不仅不会全部保留在颗粒表面,而且还会聚集在颗粒间的空间(开孔)中,并妨碍粉末的正确压实。压紧力是垂直于压紧方向的部分区域上压力的函数。通常压力机是垂直的,在这种情况下,将考虑零件的水平面。

    工业粉末制造的力通常在10,000lbs/in 2(70 MPa)和120,000 lbs/in 2之间变化(800 MPa)。这种类型的零件大多很小(不到5磅),而冲压机的要求通常不到100吨。具有数百吨能力的机械压力机通常适合大多数粉末加工操作。容量为数千吨的液压机有时用于需要更大力量的工作。通常使用带有相对的顶部和底部冲头的双动压力机,但是对于更复杂的零件,可以使用多动压力机。打孔速度须调节。更快地压实工件可以提高生产率,但是,如果打孔速度太高,则空气可能会滞留在孔中,并妨碍零件正确压实。

    石家庄粉末冶金压制成型

    冲压力学

    零件的压实取决于压制过程中粉末颗粒的作用。当粉末首先被填充到模具中时,其处于其堆积密度或疏松粉末的密度。随着粉末的压缩,其体积减小,密度增加,直到达到生坯的体积和密度(生坯密度)。压制的零件仍将包含孔隙,并且生坯密度将低于材料的真实密度。

    颗粒间的孔和颗粒表面是压制粉末时的重要考虑因素。应避免在粉末颗粒上形成表面膜。这些材料(例如氧化物)在衡水粉末冶金压制成型过程中会被擦掉并占据特定的空位,从而妨碍了零件的正确压实。在粉末的一阶段,通过重新排列各个粉末颗粒来增加压制密度。消除了空间,桥接和间隙,并且由于更有效的颗粒堆积而提高了密度。该初始阶段提供了相对较低的电阻,并且粉末的密度随着施加的压力而迅速增加。粉末颗粒之间建立了接触点。随着压缩的继续,在这些接触点之间作用的力越来越大。冷压焊接发生在颗粒之间的接触点。冷压焊接是在粉末压制过程中发生的一种粘结,它有助于赋予压坯以致密的结构完整性,以便可以进一步加工。

    二阶段没有确定的起点,但是其特征在于颗粒的塑性变形。粉末颗粒接触点之间的应力会导致材料变形。接触面积增加,发生互锁并发生颗粒的塑性流动,体积减小,密度继续上升。金属粉末的摩擦和加工硬化越来越阻碍材料运动。与一阶段不同,密度的增加速率将随着压力的持续升高而降低。密度将继续增加,直到达到压粉的Z大密度或生坯密度为止。尽管大大减少了,但在生坯中仍存在大量的互锁空间。

    这个空间的大部分仍是相互连接的孔网,主要是开放的孔。压块相对于所施加压力的密度随不同的处理因素而变化。请注意,密度增加的速率在初始重新包装阶段和第二塑性变形阶段之间如何下降。

    理想地,密度增加将在整个压坯中均匀地发生。但是,主要由于摩擦和零件几何形状,密度变化可能是粉末制造中的重要问题。这些问题随着零件的复杂性而增加。润滑可以帮助减轻摩擦,在压实过程中提供更均匀的流动。应避免过度润滑。在压制坯块中产生更均匀密度的另一种方法是使用带有独立运动的附加冲头。粉末的多动作压制是具有较复杂零件的常见工业实践。

    使用一个,两个或多个动作进行粉末压制操作的设计原理是基于粉末压缩的方式。粉末材料内的压力较小将导致该区域内的压实度降低和密度降低。粉末中的压力随与冲头表面的距离而降低。对于单个冲头,这意味着贯穿零件的厚度。

    当由粉末制造薄零件时(高直径与厚度之比),这可能不会出现问题。对于较厚的零件,相对于与冲头的距离可能会发生明显的密度变化。为了减轻压实粉末内的密度-压力变化的这种类型的问题,通常采用两个相对的冲头。


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