粉末冶金工艺流程及产品 from Porite

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：①根据客户图面要求；②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.原料•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SMF5030，5040，4030，4040•MPIF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）2.2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-0205•3.1.4：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产品必备工艺；⑵后处理：①提高强度，根据硬度要求Hv(0.2)450-700选用热处理工艺②提高精度：因直径φ11±0.01公差太严，需采用机加工工艺；③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•3.1.3：选材：依据图纸要求选用FD-0205•3.1.4：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产品必备工艺；⑵后处理：①提高强度，根据硬度要求Hv(0.2)450-700选用热处理工艺②提高精度：因直径φ11±0.01公差太严，需采用机加工工艺；③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•3.1.3：选材：依据图纸要求选用FD-0205•3.1.4：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产品必备工艺；⑵后处理：①提高强度，根据硬度要求Hv(0.2)450-700选用热处理工艺②提高精度：因直径φ11±0.01公差太严，需采用机加工工艺；③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•3.1.3：选材：依据图纸要求选用FD-0205•3.1.4：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产品必备工艺；⑵后处理：①提高强度，根据硬度要求Hv(0.2)450-700选用热处理工艺②提高精度：因直径φ11±0.01公差太严，需采用机加工工艺；③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•3.1.2：选材：依据图纸要求选用FD-0205•3.1.3：工艺制定：⑴成形及烧结是粉末冶金产品必备工艺；⑵后处理：①提高强度，根据硬度要求Hv(0.2)450-700选用热处理工艺②提高精度：因直径φ11±0.01公差太严，需采用机加工工艺；③齿形精度要求较高：采用精整工艺。•3.1.4：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：①常温成形（压制出来的生胚密度在5.8-7.0之间；②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：①成形机台；②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。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。•3.1.7.1:按烧结温度的不同，扬保目前有三种烧结炉：•①R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；•②J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；•③T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：①AX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：氨分解气液氨瓶分解炉冷却器净化系统减压气化•②Rx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3.1.7.8：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3.1.7.9：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：①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。②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。③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3.1.7.10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，Fβ，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，Fβ，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成形三步曲（动作状态）•1.充填•2.压制•3.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。粉末冶金件设计时应注意的问题•㈠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。0.20.3DATIALA0.2DATIALB10°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㈡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㈢便于产品制作及减少机加工.1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以上较好便于产品制作及减少机加工.2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，如在册向需机加工断面变化不能过大，否则产品会有缺陷（如断裂等）粉末冶金件一些尺寸公差一般铁基部品：径向尺寸（内外径）：基准尺寸公差φ2-φ50.025-0.03φ5-φ100.04φ10-φ150.06φ15-φ200.08φ20-φ300.12φ30-φ400.18≥φ400.20轴向尺寸（压制方向）：±0.10一些薄壁细长件，内齿圈，关键尺寸较多的产品（易变形产品）除外，另一些尺寸要求较高的产品，公差可以根据客户要求适当收严（追加机加工等）。