生产管理-粉末冶金闸瓦生产工艺流程

会计实操文库1/8生产管理-粉末冶金闸瓦生产工艺流程一、原料准备（一）金属粉末选择基体金属粉末：通常选用铜基或铁基粉末作为基体。铜基粉末（如电解铜粉、雾化铜粉）具有良好的导热性、耐腐蚀性和摩擦性能，适用于对制动平稳性要求较高的场合。铁基粉末（如还原铁粉、雾化铁粉）成本相对较低，且具有较高的强度和硬度，在一些重载制动应用中较为常见。根据闸瓦的使用工况和性能要求，确定基体金属粉末的种类和粒度。一般铜基粉末粒度在-200目至-325目之间，铁基粉末粒度在-150目至-200目之间，合适的粒度有助于提高混料均匀性和产品性能。添加剂粉末：添加多种粉末添加剂来改善闸瓦的综合性能。如加入石墨粉末，可降低摩擦系数，提高闸瓦的自润滑性能，减少磨损；添加锡粉、铅粉等低熔点金属粉末，能增强基体的韧性和可塑性，改善烧结性能。此外，还会添加一些硬质相粉末，如碳化钨（WC）、碳化铬（Cr₃C₂）等，以提高闸瓦的耐磨性和硬度。添加剂的种类和添加量需根据具体的产品配方和性能目标进行精确调配，例如石墨添加量一般在5%-20%，碳化钨添加量在3%-10%。（二）原料质量检验化学成分分析：对采购的金属粉末和添加剂粉末进行严格的化学成分分析。采用光谱分析、化学滴定等方法，检测粉末中各元素的含量，确保其符合产品配方要求。例如，对于铜基粉末，要精确检测铜、锌、铅等元素的含量；对于添加剂粉末，检测其纯度和杂质含量。任何不符合成分标准的粉末都需退回供应商或进行提纯处理。物理性能检测：检测粉末的物理性能，包括粒度分布、松装密度、流动性等。使用激光粒度分析仪测定粉末的粒度分布，保证粒度在规定范围内。松装密度和流动性影响混料和成型过程，通过松装密度仪和粉末流动性测试仪进行检测。松装密度需控制在一定范围，如铜基粉末松装密度一般在2.5-3.5g/cm³，以确保在成型过程中粉末能均匀填充模具。流动性好的粉末有助于提高混料效率和成型质量，一般要求粉末在标准漏斗中的流出时间在15-30秒之间。二、混料（一）混料设备选择搅拌式混料机：常用的搅拌式混料机有V型混料机、双锥混料机等。V型混料机由两个不对称的圆筒呈V型连接而成，在旋转过程中，粉末在两个圆筒间不断翻滚、混合，能实现较好的混合效果。双锥混料机则具有两个圆锥体连接而成的混合腔，通过旋转使粉末在腔体内产生复杂的运动轨迹，达到均匀混合的目的。这些混料机适用于多种粉末的混合，可处理不同批量的物料，一般批量在50-500千克之间。球磨混料机：对于一些需要更精细混合且同时对粉末进行一定细化处理的情况，采用球磨混料机。球磨混料机内装有研磨介质（如钢球、陶瓷球），在旋转过程中，研磨介质对粉末进行冲击、研磨和搅拌，使粉末混合均匀并细化。球磨混料机可有效改善粉末的分散性，提高混料质量，但混料时间相对较长，一般在2-8小时之间，适用于对混合均匀度要求极高的高性能闸瓦生产。（二）混料工艺控制混料时间与转速：根据混料设备类型和粉末特性，精确控制混料时间和转速。在搅拌式混料机中，一般混料时间为30-120分钟，转速在10-30转/分钟之间。混料时间过短，粉末混合不均匀；时间过长，可能导致粉末颗粒团聚或产生加工硬化现象。例如，对于铜基粉末和石墨等添加剂的混合，在V型混料机中，转速设定为20转/分钟，混料时间控制在60分钟左右，可获得较好的混合效果。在球磨混料机中，转速一般在100-300转/分钟，混料时间根据具体要求调整，如生产高性能闸瓦时，球磨混料时间可延长至6-8小时，以保证粉末充分混合和细化。添加剂加入顺序：合理安排添加剂的加入顺序，以提高混料效果。一般先将基体金属粉末放入混料机中进行预混，使基体粉末初步均匀分散。然后，按照一定顺序逐步加入添加剂粉末。例如，先加入低熔点金属粉末，使其均匀分布在基体粉末中，改善基体的烧结性能；再加入石墨等润滑性添加剂，最后加入硬质相粉末。这样的加入顺序可确保各添加剂在基体中均匀分散，充分发挥其作用，提高闸瓦的综合性能。三、成型（一）模具设计与制造模具结构设计：根据闸瓦的形状、尺寸和精度要求，设计专用模具。模具结构包括上模、下模、芯棒等部分，确保在成型过程中能准确塑造闸瓦的外形和内部结构。例如，对于带有复杂散热槽和安装孔的闸瓦，模具需设计相应的凸起和型芯，以形成这些结构。模具的尺寸精度要求极高，一般公差控制在±0.05mm以内，以保证闸瓦的尺寸精度符合使用要求。模具材料选择：选用高强度、高耐磨性的模具材料，如Cr12MoV模具钢、硬质合金等。Cr12MoV模具钢具有较高的强度和韧性，热处理后硬度可达HRC58-62，能满足一般粉末冶金闸瓦成型模具的使用要求，且成本相对较低。对于生产批量大、对模具耐磨性要求极高的情况，可采用硬质合金模具。硬质合金模具硬度高（可达HRA89-93），耐磨性好，但成本较高。根据生产需求和经济成本综合考虑，选择合适的模具材料。（二）成型方法模压成型：将混合好的粉末装入模具型腔中，通过压力机施加压力，使粉末在模具中压实成型。压力机的压力根据闸瓦的材质、形状和尺寸确定，一般在100-500MPa之间。例如，对于小型铜基粉末冶金闸瓦，模压压力可控制在200-300MPa；对于大型铁基闸瓦，压力可能需提高到300-500MPa。保压时间一般为10-30秒，确保粉末压实紧密，成型后的坯体具有一定的强度。模压成型具有生产效率高、尺寸精度高的优点，适用于大规模生产形状相对简单的闸瓦。等静压成型（若适用）：对于一些对密度和性能要求极高、形状复杂的闸瓦，可采用等静压成型方法。将混合粉末装入弹性模具中，密封后放入高压容器内，通过液体介质均匀施加压力（一般压力在100-600MPa），使粉末在各个方向上受到相同压力而压实成型。等静压成型能使坯体密度均匀，减少内部缺陷，提高闸瓦的综合性能。但等静压成型设备成本高，生产效率相对较低，一般用于生产高端、高性能的粉末冶金闸瓦。四、烧结（一）烧结设备与工艺烧结炉选择：采用真空烧结炉或气氛保护烧结炉进行烧结。真空烧结炉能有效排除炉内的氧气和其他杂质，避免粉末在高温下氧化，提高烧结质量。气氛保护烧结炉则通入氮气、氢气等保护气体，防止粉末氧化，同时某些气体（如氢气）还能起到还原作用，改善烧结效果。根据闸瓦的材质和性能要求选择合适的烧结炉，对于铜基闸瓦，真空烧结炉或氢气保护气氛烧结炉均可适用；对于铁基闸瓦，氢气保护气氛烧结炉能更好地防止铁的氧化和脱碳。烧结温度与时间控制：根据粉末冶金闸瓦的材质和成分，精确控制烧结温度和时间。一般铜基粉末冶金闸瓦的烧结温度在800-950℃之间，烧结时间为1-3小时；铁基闸瓦的烧结温度在1000-1200℃之间，烧结时间为2-4小时。烧结温度过低，粉末颗粒之间的结合不充分，闸瓦强度低；温度过高，可能导致闸瓦变形、晶粒长大，影响性能。例如，对于含锡铜基闸瓦，烧结温度控制在850-900℃，烧结时间为1.5-2小时，可使铜粉与锡粉充分扩散、融合，形成良好的合金结构，提高闸瓦的强度和摩擦性能。（二）烧结后处理整形与加工：烧结后的闸瓦可能会出现一定程度的变形，需要进行整形处理。采用机械加工方法，如磨削、铣削等，对闸瓦的外形尺寸进行修整，使其符合设计要求。对于一些有安装孔、配合面等精度要求较高的部位，进行精密加工，保证尺寸精度和表面粗糙度。例如，使用平面磨床对闸瓦的摩擦面进行磨削加工，使表面粗糙度达到Ra0.8-Ra1.6μm，提高制动时的接触均匀性和摩擦稳定性。热处理（若需要）：根据闸瓦的性能要求，可能需要进行热处理。对于一些高强度要求的铁基闸瓦，可进行淬火和回火处理。淬火温度一般在850-950℃，保温时间根据闸瓦尺寸确定，然后迅速冷却（如油冷），使闸瓦获得马氏体组织，提高硬度和强度。回火温度在500-650℃之间，回火时间为1-2小时，消除淬火应力，改善闸瓦的韧性。通过热处理，可进一步优化闸瓦的力学性能，满足不同工况下的使用要求。五、质量检测（一）外观与尺寸检测外观检查：通过目视和放大镜检查闸瓦的外观质量，查看表面是否有裂纹、砂眼、气孔、夹杂等缺陷。表面应光滑，无明显的加工痕迹和瑕疵。对于有涂覆要求的闸瓦，检查涂层的均匀性和附着力，确保涂层无脱落、起泡等现象。尺寸测量：使用量具（如卡尺、千分尺、三坐标测量仪等）对闸瓦的尺寸进行精确测量。测量项目包括长度、宽度、厚度、孔径、槽深等关键尺寸，确保尺寸偏差在设计规定的公差范围内。例如，闸瓦的厚度公差一般控制在±0.2mm，孔径公差控制在±0.1mm。对于尺寸不合格的闸瓦，进行返工或报废处理。（二）性能检测硬度测试：采用洛氏硬度计、布氏硬度计等设备对闸瓦进行硬度测试。在闸瓦的不同部位（如摩擦面、边缘、内部等）进行多点测试，取平均值作为闸瓦的硬度值。硬度值应符合产品标准要求，一般铜基闸瓦硬度在HB50-HB120之间，铁基闸瓦硬度在HRC20-HRC40之