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扬州保来得粉末冶金有限公司 目录 粉末冶金工艺流程原料及选用标准如何依据图纸编制工艺流程粉末冶金产品设计应避免的问题选用粉末冶金制品的依据培训需求 1 1粉末冶金工艺流程 原料常温成形成形温压成形一般铜系烧结烧结一般铁系烧结高温烧结后处理油浸油浸油浸热处理蒸汽处理出货精整机加工油浸油浸洗净洗净出货出货油浸油浸出货出货 1 2后处理的选用依据 后处理的选用 根据客户图面要求 根据产品的使用要求 1 提高产品强度 1 1热处理 适用于综合机械性能要求较高的产品 硬度一般可以达到HRC25以上 Hv0 2450以上 产品一般是承受较大载荷的齿轮及一些耐磨性较高的产品 1 2蒸汽处理 适用于综合机械性能要求中等的产品 硬度一般可达到HRB70以上 此工艺在产品表面形成致密的氧化膜保护层 耐磨性能较好 产品一般是压缩机的阀板及电动工具类的压板 2 提高产品尺寸精度 2 1精整 适用于一些齿形精度较高或尺寸精度较高但 不需要机加工的产品 此工艺受产品结构的影响较大 同时产品后工程一般不建议进行热处理 产品一般是含油轴承 连杆 高精度直齿轮 2 2机加工 包括车削 磨削 铣削 钻孔 攻牙等 一般根据产品的精度及结构选用 3 其他后处理工艺 3 1去除产品毛边 振动研磨 喷砂 刷毛边等 3 2产品表面处理 高频处理等 2粉末特性 1 冶金性能 化学成分与杂质 显微结构 显微硬度 2 几何性能 粒度分布 颗粒的外部形状 颗粒的内部形状 孔隙度 3 机械性能 流动性 松装密度 压缩性 生坯强度与弹性后效 2 1不同制作方式粉末颗粒形状 还原粉电解粉雾化粉和还原粉末对比 用化学还原法还原金属化合物而制成的粉末 熔融金属或合金分散成液滴并凝固成单个颗粒的粉末 用电解沉积法制得的粉末 2 2材质标准 2 1原料类型目前pyc常用的原料标准主要有两种 SMF系列和MPIF标准SMF系列为日本标准 常用的有SMF5030 5040 4030 4040MPIF标准为美国标准 常用的有FC0205 FD0205不锈钢粉 304及316 Mo含量较高 2 3选用方法 2 21对于支架 连杆 轴承板 偏心轮以及配重块等 一般选用SMF40系列 对应MPIFFC系列 优点 成形性好 价格低 烧结硬度低整形容易缺点 一般变化率大 非整形的产品尺寸相对不易控制 2 22对于轴套 隔套等定位零件 SMF40和SMF50系列 对应MPIFFC和FN系列 均可 视其功能及工作要求选用对于荷重齿轮 链轮 凸轮和棘轮 推荐选用SMF50系列其中的镍和钼均可起到提高强度和淬透性的作用对于要求耐磨和高强度的产品 可以采用温压成形工艺 并可采用高温烧结来提高密度与强度优点 可以一次性做到7 2G CC以上的密度缺点 生产成本较高 2 4各种合金元素对铁素体的影响 3 1如何根据图纸编制开发工艺 3 1 1 例1上一下一型 压制方向 3 1 3 选材 依据图纸要求选用FD 02053 1 4 工艺制定 成形及烧结是粉末冶金产品必备工艺 后处理 提高强度 根据硬度要求Hv 0 2 450 700选用热处理工艺 提高精度 因直径 11 0 01公差太严 需采用机加工工艺 齿形精度要求较高 采用精整工艺 3 1 5 总上所述 产品的完整工艺为 成形烧结一次油浸精整洗净热处理机加工洗净普通油浸包装 3 1 6成形工艺 成形工艺是粉冶工艺设计第一步 也是至关重要的一步 根据成形过程中是否对模具及粉末进行加热可分为 常温成形 压制出来的生胚密度在5 8 7 0之间 温压成形 压制出来的生胚密度在7 0 7 35之间 一般来说粉末冶金产品的机械性能随生胚的密度提高而提高 成形需要用到的设备有 成形机台 模具 成形过程中需监控的项目有 轴向尺寸 即全长 段长 密度等 成形机台吨位越大 所能成形的产品也越大 成形模具 下冲 芯棒 上冲 中模 模具组立 上冲 中模 下冲 芯棒 其他一些模具形式 成形三步曲 动作状态 1 充填2 压制3 脱模 成形三步曲之 充填状态 将粉末充填在模腔中 成形三步曲之 压制状态 上冲进入中模将粉末压制成生胚 成形三步曲之 脱模状态 上冲复位 中模下移 生胚脱出模腔 半自动收料装置 成形生胚暂置台车 成形过程中经常发生的不良 1 产品裂纹 2 脱模不畅 少料 3 密度分布不均匀 密度递减规律 4 重量变化大 5 模具破损 断裂 崩损 开裂 6 填粉不充足 包括粉末架桥现象 3 1 7 烧结 烧结基本原理烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一 烧结对最终产品的性能起着决定性作用 因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的 相反 烧结前的工序中的某些缺陷 在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整 例如适当改变温度 调节升降温时间与速度等而加以纠正 烧结是粉末或粉末压坯 加热到低于其中基本成分的熔点温度 然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程 烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结 烧结体的强度增加 在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化 把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体 从而获得具有所需物理 机械性能的制品或材料 烧结时 除了粉末颗粒联结外 还可能发生致密化 合金化 热处理 联接等作用 人们一般还把金属粉末烧结过程分类为 1 单相粉末 纯金属 古熔体或金属化合物 烧结 2 多相粉末 金属 金属或金属 非金属 固相烧结 3 多相粉末液相烧结 4 熔浸 烧结前 烧结后 通过原子的扩散形成烧结颈 Cuspheres 影响合金元素均匀化的因素 Niparticlesize 5um 10um Temperature 1000 1300C Weighingfactor TemperatureNiparticlesizeTime Time 0 5 500h 高温烧结的应用 Diffusionincreasedramatically1120 1300C促进粉末颗粒间原子的扩散 颗粒的比表面积减小 提高烧结密度 改善合金元素的均匀性 改善多孔性 减少或变光滑 优良的机加工性能 扬保目前的烧结 3 1 7 1 按烧结温度的不同 扬保目前有三种烧结炉 R炉 主要烧结Cu系产品 烧结温度一般为890 烧结时间 从产品入炉到烧结结束大概2 5 3H之间 J炉 主要烧结Fe系产品 烧结温度一般为1120 烧结时间 从产品入炉到烧结结束大概3 5 4H之间 T炉 又称高温炉 主要烧结不锈钢产品及一些高性能的Fe基产品 烧结温度一般为1250 烧结时间 从产品入炉到烧结结束大概10H左右 3 1 7 2 扬保目前的烧结保护气氛一般有两种 AX气氛 分解氨是由液氨气化在催化剂作用下加热 分解得到的含氢气75 氮气25 的混合气 其化学反应为2NH3 3H2 N2 22千卡液氨分解工艺流程为 Rx气氛 是一种相对便宜的烧结气氛 可在特殊发生器中 使用催化剂 通过不完全燃烧燃料瓦斯气与空气的混合气而产生 通常的燃气是甲烷 CH4 炳烷 C3H8 或天然气 燃烧产品含有 H2 H2O CO CO2 N2或CH4 3 1 7 3 烧结过程需用到的设备有 烧结炉 网盘 3 1 7 4 烧结过程需监控的项目有 径向尺寸 硬度等 烧结炉 烧结产品入炉 烧结网盘 成形生胚 烧结入炉 烧结品出炉 烧结品装箱 3 1 8 精整 精整 可得到高尺寸精度 可补尝烧结中出现的挠曲或其他尺寸缺陷 一般密度可提高0 5 精整设备包括 加工机 精整模具 精整过程需监控的项目有 轴向尺寸 径向尺寸等 精整模组立 上冲 中模 下冲 芯棒 产品定位 上冲 中模 产品 3 1 9 热处理 热处理有助于提高结构件的耐磨性 提高机械性能 特别是提高疲劳强度 粉末冶金件常用的热处理有渗碳及碳氮共渗两种 热处理 表面淬火 奥氏体化 在非脱碳气氛中 部件加热到高于A3 相界线GS 50 的温度并保持在这一温度下 淬火 由奥氏体化温度 或由稍低一点的温度但仍高于A3的温度 将部件淬入油中 由此奥氏体转变为硬而脆的马氏体 回火 为消除奥氏体转变为马氏体引起的高内应力 部件在150 与550 之间的温度下进行回火 可以降低脆性 提高韧性 硬化层深度 自表面到平均显微硬度降到550MHV0 1地方的距离 粉末冶金件由于显微孔隙的存在 有利渗碳气氛的流入 导致硬化层较一般钢件深 扬保一般在0 8MM以上 另粉末冶金件的显微结构通常不如传统钢件那样均匀 因此在淬火表面以下任何给定距离 烧结钢件的显微硬度值比传统钢要分散的多 有时测试锥打在马氏体基体中分散的铁素体 残留奥氏体或珠光体的软点上或孔隙上 测量会有很大的偏差 扬保一般热处理产品的显微硬度可控制在HV 0 2 500 700之间 宏观硬度控制在HRC28MIN 热处理设备 3 1 10检测 检测方法对于齿轮类的产品PYC在强度和精度方面均会做检测 强度方面主要以齿抗来衡量齿轮的机械性能 在精度方面PYC可以通过对齿轮的Ff F FP fp Fi fi Fr的检测来评定齿轮的精度等级 图示为10T抗压机 可用来测试齿抗 检测器具齿形测定仪 主要用来检测齿轮的Ff F FP fp 齿形啮合仪 主要用来检测齿轮的Fi fi Fr 上面提到的齿形啮合仪测定齿轮相关参数时需要用到标准齿 MasterGear 右图是PYC现有的标准齿资料 一些其他常用的检测设备 例2 上一下二中模二段型 选材 FD 0205 工艺 成形烧结热处理压PIN普油包装此部品着重介绍 成形及压PIN工艺 模具 上冲 中模 下一冲 下二冲 芯棒 模具组立 上冲 中模 下一冲 下二冲 芯棒 充填 压制 脱模 压PIN 压PIN过程需用到的设备及治具 压PIN机 压PIN治具 压PIN过程需监控的尺寸 PIN的段长 脱拔力 压PIN机 压PIN治具 4粉末冶金模具设计时应注意的问题 让开毛刺 设计面取 具体形状 齿形类面取 一般产品面取 其中DetailA的小平台设计是为了保护模具 防止毛边高于端面 DetailB的设计是为了防止毛边高于端面 0 2 0 3 DATIALA 0 2 DATIALB 10 毛刺的形成机理 为了保证模具的各部分能顺畅的相对移动 各模具配合之间应该有间隙 在间隙中会产生毛刺 模具间隙 毛刺 便于模具制作及粉末充填 1 距离尽量在2MM以上 便于粉末充填 设计为R弧 防止模具碰伤 使粉末均一充填 尖端有锲形时粉末不易充填 最好改为平坦形状较好 便于模具制作及粉末充填 2 将尖角改为圆角 模具强度提高 不易开裂 粉末流动较佳 薄壁件 壁厚最好在1 5MM以上 模具耐用的设计方法 圆形孔 模具制作简单 装配容易 还可降低制作成本 追加拔模角 减少机加工工艺 5 15 单边肉厚在1 6MM以上较好 自模具中顶出的限制 产品不能有逆向推拔 否则需追加机加工 避让R弧 最好沿压制方向 如在册向需机加工 与加压方向垂直的沟槽无法成形 需辅以后续机械加工 5选择粉末冶金制品时应注意的问题 生产量足够大 以便证明必要的模具投资是合理的 检查要生产零件的形状与尺寸技术指标 以对必须的修改作出建议 检查零件所需的物理性能技术指标 要在粉末冶金的技术要求限度内 计算确认粉末冶金工艺是否比其他方法更加经济 一个部件决定采用粉末冶金工艺 很少是由于所有上述四点都是肯定的 在粉末冶金中 最终答案是一系列折衷的结果 粉末冶金件一些尺寸公差 6粉末冶金中常见的一些误区 1 宏观硬度与微观硬度的关系 2 硬度与密度之间的关系 3 理论密度与实际密度的差异 孔隙度 4 密度分布不均 5 合金元素的添加和产品强度的关系 6 含油率和密度的关系 7粉未冶金培训需求 1 粉末冶金的材料有哪几种 它各自的热处理要求是什么 粉末冶金的热处理方式有哪些 热处理是否温压最好 理由 温压是如何操作的 2 跟常规钢件热处理是否相同 有什么特别的地方 3 粉末冶金的最大硬度能达到多少 经常产生裂了 碎了 如何检查是否符合设计要求 用HRC HV HB中哪一种比较合适 理由是什么 4 粉末冶金的含油率是如何控制 粉末冶金含油轴承是否定期需要补充油 如何补充 5 粉末冶金易断 如何解决此问题 6 粉末冶金的精度如何保证 7 含油轴承类粉末冶金的热处理的内容 比如 能达到的硬度 与含油率的关系 对于粉末冶金轴承来讲 硬度与含油率的合理取值8 粉未冶金件的优点及特点 为什么有的件选用粉未冶金 9 粉未冶金件的材料种类 强度 价格及如何经济的选取 10 粉未冶金件的尺寸公差 光洁度 平面的形位公差如何实现和保证 11 粉未冶金件中小齿轮的齿形如何成形 12 粉末冶金齿轮的强度13 粉末冶金件所能达到的精度 表面光洁度 表面处理工艺 14