粉末冶金知識課件

1、 揚州保來得粉末冶金有限公司 揚州保來得粉末冶金有限公司目 錄粉末冶金工藝流程原料及選用標準如何依據(jù)圖紙編制工藝流程粉末冶金產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)避免的問題選用粉末冶金制品的依據(jù)培訓(xùn)需求目 錄1.1 粉末冶金工藝流程原料 常溫成形 成形 溫壓成形 一般銅系燒結(jié) 燒結(jié) 一般鐵系燒結(jié) 高溫燒結(jié)后處理 油浸 油浸 油浸 熱處理 蒸汽處理 出貨 精整 機加工 油浸 油浸 洗凈 洗凈 出貨 出貨 油浸 油浸 出貨 出貨1.1 粉末冶金工藝流程原料1.2 后處理的選用依據(jù)后處理的選用：根據(jù)客戶圖面要求；根據(jù)產(chǎn)品的使用要求。1. 提高產(chǎn)品強度：1.1 熱處理：適用于綜合機械性能要求較高的產(chǎn)品，硬度一般可以達到HRC25

2、以上（Hv0.2 450以上）。產(chǎn)品一般是承受較大載荷的齒輪及一些耐磨性較高的產(chǎn)品。1.2 蒸汽處理：適用于綜合機械性能要求中等的產(chǎn)品，硬度一般可達到HRB70以上。此工藝在產(chǎn)品表面形成致密的 氧化膜保護層，耐磨性能較好。產(chǎn)品一般是壓縮機的閥板及電動工具類的壓板。 2. 提高產(chǎn)品尺寸精度： 2.1 精整：適用于一些齒形精度較高或尺寸精度較高但1.2 后處理的選用依據(jù)后處理的選用：根據(jù)客戶圖面要求； 不需要機加工的產(chǎn)品。此工藝受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響較大， 同時產(chǎn)品后工程一般不建議進行熱處理。產(chǎn)品一般是含油軸承，連桿，高精度直齒輪。 2.2 機加工：包括車削，磨削，銑削，鉆孔，攻牙等，一般根據(jù)產(chǎn)品的精度

3、及結(jié)構(gòu)選用。 3. 其他后處理工藝： 3.1 去除產(chǎn)品毛邊：振動研磨；噴砂；刷毛邊等。 3.2 產(chǎn)品表面處理：高頻處理等。 不需要機加工的產(chǎn)品。此工藝受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響較大，2 粉末特性1）冶金性能：化學成分與雜質(zhì)，顯微結(jié)構(gòu)，顯微硬度；2）幾何性能：粒度分布，顆粒的外部形狀，顆粒的內(nèi)部形狀（孔隙度）；3）機械性能：流動性，松裝密度，壓縮性，生坯強度與彈性后效。2 粉末特性1）冶金性能：化學成分與雜質(zhì)，顯微結(jié)構(gòu)，顯微硬度2.1 不同制作方式粉末顆粒形狀 還原粉 電解粉 霧化粉和還原粉末對比2.1 不同制作方式粉末顆粒形狀用化學還原法還原金屬化合物而制成的粉末熔融金屬或合金分散成液滴并凝固成單個顆粒

4、的粉末用電解沉積法制得的粉末用化學還原法還原金屬化合物而制成的粉末熔融金屬或合金分散成液粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件2.2 材質(zhì)標準 2.1原料類型目前pyc常用的原料標準主要有兩種：SMF系列和MPIF標準SMF系列為日本標準，常用的有SMF5030，5040，4030，4040MPIF標準為美國標準，常用的有FC0205，F(xiàn)D0205 不銹鋼粉：304及316（Mo含量較高）2.2 材質(zhì)標準 2.1原料類型粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件粉末冶

5、金知識課件2.3 選用方法2.21對于支架，連桿，軸承板，偏心輪以及配重塊等，一般選用SMF40系列（對應(yīng)MPIF FC系列）。優(yōu)點：成形性好，價格低，燒結(jié)硬度低整形容易缺點：一般變化率大，非整形的產(chǎn)品尺寸相對不易控制2.3 選用方法2.21對于支架，連桿，軸承板，偏心輪以及配2.22對于軸套，隔套等定位零件，SMF40和SMF50系列（對應(yīng)MPIF FC和FN系列）均可，視其功能及工作要求選用對于荷重齒輪，鏈輪，凸輪和棘輪，推薦選用SMF50系列其中的鎳和鉬均可起到提高強度和淬透性的作用對于要求耐磨和高強度的產(chǎn)品，可以采用溫壓成形工藝，并可采用高溫燒結(jié)來提高密度與強度優(yōu)點：可以一次性做到7.

6、2G/CC以上的密度缺點；生產(chǎn)成本較高2.22對于軸套，隔套等定位零件，SMF40和SMF50系列2.4 各種合金元素對鐵素體的影響2.4 各種合金元素對鐵素體的影響3.1 如何根據(jù)圖紙編制開發(fā)工藝3.1.1.例1上一下一型壓制方向3.1 如何根據(jù)圖紙編制開發(fā)工藝3.壓制方向3.1.3：選材：依據(jù)圖紙要求選用 FD-02053.1.4：工藝制定：成形及燒結(jié)是粉末冶金產(chǎn)品必備工藝；后處理：提高強度，根據(jù)硬度要求Hv(0.2)450-700選用熱處理工藝提高精度：因直徑110.01公差太嚴，需采用機加工工藝；齒形精度要求較高：采用精整工藝。3.1.5：總上所述：產(chǎn)品的完整工藝為：成形 燒結(jié) 一次油

7、浸 精整 洗凈 熱處理 機加工 洗凈 普通油浸 包裝 3.1.3：選材：依據(jù)圖紙要求選用 FD-02053.1.6 成形工藝成形工藝是粉冶工藝設(shè)計第一步，也是至關(guān)重要的一步。根據(jù)成形過程中是否對模具及粉末進行加熱可分為：常溫成形（壓制出來的生胚密度在5.8-7.0之間；溫壓成形（壓制出來的生胚密度在7.0-7.35之間），一般來說粉末冶金產(chǎn)品的機械性能隨生胚的密度提高而提高。成形需要用到的設(shè)備有：成形機臺；模具；成形過程中需監(jiān)控的項目有：軸向尺寸（即全長，段長）；密度等。3.1.6 成形工藝成形工藝是粉冶工藝設(shè)計第一步，也是粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件成形機臺噸位越大，所能成形的產(chǎn)品也越大

8、。成形機臺噸位越大，所能成形的產(chǎn)品也越大。成形模具下沖芯棒上沖中模成形模具下沖芯棒上沖中模模具組立上沖中模下沖芯棒模具組立上沖中模下沖芯棒其他一些模具形式其他一些模具形式成形三步曲（動作狀態(tài)）1.充填2.壓制3.脫模成形三步曲（動作狀態(tài)）1.充填 成形三步曲之：充填狀態(tài)將粉末充填在模腔中 成形三步曲 成形三步曲之：壓制狀態(tài)上沖進入中模將粉末壓制成生胚 成形三步曲之成形三步曲之：脫模狀態(tài)上沖復(fù)位，中模下移，生胚脫出模腔成形三步曲之：脫模狀態(tài)上沖復(fù)位，中模下移，生胚脫出模腔半自動收料裝置半自動收料裝置成形生胚暫置臺車成形生胚暫置臺車成形過程中經(jīng)常發(fā)生的不良1、 產(chǎn)品裂紋 ;2、 脫模不暢（少料）;

9、3、密度分布不均勻（密度遞減規(guī)律） ;4、重量變化大 ；5、模具破損（斷裂、崩損、開裂）;6、填粉不充足 （包括粉末架橋現(xiàn)象）;成形過程中經(jīng)常發(fā)生的不良1、 產(chǎn)品裂紋 ;3.1.7. 燒結(jié)、燒結(jié)基本原理燒結(jié)是粉末冶金生產(chǎn)過程中最基本的工序之一。燒結(jié)對最終產(chǎn)品的性能起著決定性作用，因為由燒結(jié)造成的廢品是無法通過以后的工序挽救的；相反，燒結(jié)前的工序中的某些缺陷，在一定的范圍內(nèi)可以通過燒結(jié)工藝的調(diào)整，例如適當改變溫度，調(diào)節(jié)升降溫時間與速度等而加以糾正。燒結(jié)是粉末或粉末壓坯，加熱到低于其中基本成分的熔點溫度，然后以一定的方法和速度冷卻到室溫的過程。燒結(jié)的結(jié)果是粉末顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，燒結(jié)體的強度增加。在

10、燒結(jié)過程中發(fā)生一系列物理和化學的變化，把粉末顆粒的聚集體變成為晶粒的聚結(jié)體，從而獲得具有所需物理，機械性能的制品或材料。燒結(jié)時，除了粉末顆粒聯(lián)結(jié)外，還可能發(fā)生致密化，合金化，熱處理，聯(lián)接等作用。人們一般還把金屬粉末燒結(jié)過程分類為：1、單相粉末（純金屬、古熔體或金屬化合物）燒結(jié)；2、多相粉末（金屬金屬或金屬非金屬）固相燒結(jié)；3、多相粉末液相燒結(jié)；4、熔浸。 3.1.7. 燒結(jié)、燒結(jié)基本原理燒結(jié)前燒結(jié)后通過原子的擴散形成燒結(jié)頸Cu spheres燒結(jié)前燒結(jié)后通過原子的擴散形成燒結(jié)頸Cu spheres影響合金元素均勻化的因素Ni particle size:5 um, 10 umTemperatu

11、re:1000 - 1300CWeighing factor: Temperature Ni particle size TimeTime: 0.5 -500 h影響合金元素均勻化的因素Ni particle size:T高溫燒結(jié)的應(yīng)用Diffusion increase dramatically 1120 - 1300C促進粉末顆粒間原子的擴散；顆粒的比表面積減小；提高燒結(jié)密度；改善合金元素的均勻性；改善多孔性（減少或變光滑）優(yōu)良的機加工性能高溫燒結(jié)的應(yīng)用Diffusion increase dram揚保目前的燒結(jié)3.1.7.1: 按燒結(jié)溫度的不同，揚保目前有三種燒結(jié)爐：R爐：主要燒結(jié)Cu系

12、產(chǎn)品，燒結(jié)溫度一般為890，燒結(jié)時間，從產(chǎn)品入爐到燒結(jié)結(jié)束大概2.5-3H之間；J爐：主要燒結(jié)Fe系產(chǎn)品，燒結(jié)溫度一般為1120，燒結(jié)時間，從產(chǎn)品入爐到燒結(jié)結(jié)束大概3.5-4H之間；T爐：又稱高溫爐，主要燒結(jié)不銹鋼產(chǎn)品及一些高性能的Fe基產(chǎn)品，燒結(jié)溫度一般為1250，燒結(jié)時間，從產(chǎn)品入爐到燒結(jié)結(jié)束大概10H左右。3.1.7.2: 揚保目前的燒結(jié)保護氣氛一般有兩種：AX氣氛，分解氨是由液氨氣化在催化劑作用下加熱，分解得到的含氫氣75%，氮氣25%的混合氣。其化學反應(yīng)為2NH33H2+N222千卡液氨分解工藝流程為：氨分解氣液氨瓶 分解爐冷卻器凈化系統(tǒng) 減壓氣化揚保目前的燒結(jié)3.1.7.1: 按燒

13、結(jié)溫度的不同，揚保目前Rx氣氛：是一種相對便宜的燒結(jié)氣氛，可在特殊發(fā)生器中，使用催化劑，通過不完全燃燒燃料瓦斯氣與空氣的混合氣而產(chǎn)生。通常的燃氣是甲烷（CH4),炳烷（C3H8）或天然氣，燃燒產(chǎn)品含有：H2，H2O，CO，CO2，N2或CH4。3.1.7.3：燒結(jié)過程需用到的設(shè)備有：燒結(jié)爐；網(wǎng)盤。3.1.7.4： 燒結(jié)過程需監(jiān)控的項目有：徑向尺寸；硬度等。粉末冶金知識課件燒結(jié)爐燒結(jié)爐燒結(jié)產(chǎn)品入爐燒結(jié)網(wǎng)盤成形生胚燒結(jié)產(chǎn)品入爐燒結(jié)網(wǎng)盤成形生胚燒結(jié)入爐燒結(jié)入爐燒結(jié)品出爐燒結(jié)品出爐燒結(jié)品裝箱燒結(jié)品裝箱3.1. 8：精整精整：可得到高尺寸精度，可補嘗燒結(jié)中出現(xiàn)的撓曲或其他尺寸缺陷。一般密度可提高0-5%

14、。精整設(shè)備包括：加工機，精整模具。精整過程需監(jiān)控的項目有：軸向尺寸，徑向尺寸等。3.1. 8：精整粉末冶金知識課件粉末冶金知識課件精整模組立上沖中模下沖芯棒精整模組立上沖中模下沖芯棒產(chǎn)品定位上沖中模產(chǎn)品產(chǎn)品定位上沖中模產(chǎn)品3.1.9：熱處理熱處理有助于提高結(jié)構(gòu)件的耐磨性，提高機械性能，特別是提高疲勞強度。粉末冶金件常用的熱處理有滲碳及碳氮共滲兩種。熱處理：表面淬火：奧氏體化：在非脫碳氣氛中，部件加熱到高于A3（相界線GS）50的溫度并保持在這一溫度下。淬火：由奧氏體化溫度，或由稍低一點的溫度但仍高于A3的溫度，將部件淬入油中，由此奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕嗟鸟R氏體?；鼗穑簽橄龏W氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體引起的

15、高內(nèi)應(yīng)力，部件在150 與550 之間的溫度下進行回火?？梢越档痛嘈?，提高韌性。硬化層深度：自表面到平均顯微硬度降到550MHV0.1地方的距離。粉末冶金件由于顯微孔隙的存在，有利滲碳氣氛的流入，導(dǎo)致硬化層較一般鋼件深（揚保一般在0.8MM以上）3.1.9：熱處理熱處理有助于提高結(jié)構(gòu)件的耐磨性，提高機械性另粉末冶金件的顯微結(jié)構(gòu)通常不如傳統(tǒng)鋼件那樣均勻，因此在淬火表面以下任何給定距離，燒結(jié)鋼件的顯微硬度值比傳統(tǒng)鋼要分散的多。有時測試錐打在馬氏體基體中分散的鐵素體，殘留奧氏體或珠光體的軟點上或孔隙上，測量會有很大的偏差。揚保一般熱處理產(chǎn)品的顯微硬度可控制在HV（0.2）500-700之間。宏觀硬度

16、控制在HRC28MIN。粉末冶金知識課件熱處理設(shè)備熱處理設(shè)備3.1. 10檢測檢測方法 對于齒輪類的產(chǎn)品PYC在強度和精度方面均會做檢測。 強度方面主要以齒抗來衡量齒輪的機械性能， 在精度方面PYC可以通過對齒輪的Ff，F(xiàn)，F(xiàn)P，fp，F(xiàn)i” ， fi”，F(xiàn)r的檢測來評定齒輪的精度等級。3.1. 10檢測檢測方法圖示為10T 抗壓機，可用來測試齒抗圖示為10T 抗壓機，可用來測試齒抗檢測器具齒形測定儀：主要用來檢測齒輪的Ff，F(xiàn)，F(xiàn)P，fp。檢測器具齒形嚙合儀：主要用來檢測齒輪的Fi” ， fi”，F(xiàn)r。齒形嚙合儀：主要用來檢測齒輪的Fi” ， fi”，F(xiàn)r。上面提到的齒形嚙合儀測定齒輪相關(guān)參

17、數(shù)時需要用到標準齒（Master Gear),右圖是PYC現(xiàn)有的標準齒資料。上面提到的齒形嚙合儀測定齒輪相關(guān)參數(shù)時需要用到標準齒（Mas一些其他常用的檢測設(shè)備一些其他常用的檢測設(shè)備例2. 上一下二中模二段型例2. 上一下二中模二段型選材：FD-0205；工藝：成形 燒結(jié) 熱處理 壓PIN 普油 包裝 此部品著重介紹：成形及壓PIN工藝。選材：FD-0205；模具上沖中模下一沖下二沖芯棒模具上沖中模下一沖下二沖芯棒模具組立上沖中模下一沖下二沖芯棒模具組立上沖中模下一沖下二沖芯棒充填充填壓制壓制脫模脫模壓PIN壓PIN過程需用到的設(shè)備及治具：壓PIN機；壓PIN治具。壓PIN過程需監(jiān)控的尺寸：PI

18、N的段長；脫拔力。壓PIN壓PIN機壓PIN機壓PIN治具壓PIN治具粉末冶金知識課件4 粉末冶金模具設(shè)計時應(yīng)注意的問題讓開毛刺，設(shè)計面取。（具體形狀）齒形類面取一般產(chǎn)品面取4 粉末冶金模具設(shè)計時應(yīng)注意的問題讓開毛刺，設(shè)計面取。（ 其中Detail A的小平臺設(shè)計是為了保護模具，防止毛邊高于端面。Detail B的設(shè)計是為了防止毛邊高于端面。0.20.3DATIAL A0.2DATIAL B100.20.3DATIAL A0.2DATIAL B10毛刺的形成機理為了保證模具的各部分能順暢的相對移動，各模具配合之間應(yīng)該有間隙，在間隙中會產(chǎn)生毛刺。模具間隙毛刺毛刺的形成機理模具間隙毛刺便于模具制作

19、及粉末充填.1距離盡量在2MM以上，便于粉末充填設(shè)計為R弧，防止模具碰傷，使粉末均一充填尖端有鍥形時粉末不易充填，最好改為平坦形狀較好。便于模具制作及粉末充填.1距離盡量在2MM以上，便于粉末充填便于模具制作及粉末充填.2將尖角改為圓角，模具強度提高（不易開裂），粉末流動較佳薄壁件，壁厚最好在1.5MM以上便于模具制作及粉末充填.2將尖角改為圓角，模具強度提高（不易模具耐用的設(shè)計方法圓形孔，模具制作簡單，裝配容易，還可降低制作成本追加拔模角，減少機加工工藝（5-15 ）單邊肉厚在1.6MM以上較好模具耐用的設(shè)計方法圓形孔，模具制作簡單，裝配容易，還可降低制自模具中頂出的限制產(chǎn)品不能有逆向推拔，

20、否則需追加機加工避讓R弧，最好沿壓制方向，如在冊向需機加工與加壓方向垂直的溝槽無法成形，需輔以后續(xù)機械加工自模具中頂出的限制產(chǎn)品不能有逆向推拔，否則需追加機加工避讓R5 選擇粉末冶金制品時應(yīng)注意的問題生產(chǎn)量足夠大，以便證明必要的模具投資是合理的；檢查要生產(chǎn)零件的形狀與尺寸技術(shù)指標，以對必須的修改作出建議；檢查零件所需的物理性能技術(shù)指標，要在粉末冶金的技術(shù)要求限度內(nèi)；計算確認粉末冶金工藝是否比其他方法更加經(jīng)濟。 一個部件決定采用粉末冶金工藝， 很少是由于所有上述四點都是肯定的， 在粉末冶金中，最終答案是一系列折 衷的結(jié)果。5 選擇粉末冶金制品時應(yīng)注意的問題生產(chǎn)量足夠大，以便證明必粉末冶金件一些尺

21、寸公差一般鐵基部品： 徑向尺寸（內(nèi)外徑）： 基準尺寸 公差 2- 5 0.025-0.03 5- 10 0.04 10- 15 0.06 15- 20 0.08 20- 30 0.12 30- 40 0.1840 0.20 軸向尺寸（壓制方向）：0.10 一些薄壁細長件，內(nèi)齒圈，關(guān)鍵尺寸較多的產(chǎn)品（易變形產(chǎn)品）除外，另一些尺寸要求較 高的產(chǎn)品，公差可以根據(jù)客戶要求適當收嚴（追加機加工等）。粉末冶金件一些尺寸公差一般鐵基部品：6 粉末冶金中常見的一些誤區(qū)1）宏觀硬度與微觀硬度的關(guān)系；2）硬度與密度之間的關(guān)系；3）理論密度與實際密度的差異，孔隙度；4）密度分布不均；5）合金元素的添加和產(chǎn)品強度的關(guān)系；6）含油率和密度的關(guān)系6 粉末冶金中常見的一些誤區(qū)1）宏觀硬度與微觀硬度的關(guān)系；7 粉未冶金培訓(xùn)需求1粉末冶金的材料有哪幾種,它各自的熱處