金屬粉末壓製（zhì）成形6大（dà）新技術
點擊量：3683 發布時間：2017-03-06 作者：快猫视频APP下载安装（上海）增材製造技術有限公司
●粉末壓製成型新技（jì）術
1.動磁壓製技術
原理:將粉末裝（zhuāng）於一個導（dǎo）電的容器(護（hù）套)內,置於高強磁場線圈的中心（xīn）腔中。電容器放電在數微秒內（nèi）對線圈通（tōng）入高脈衝電流（liú）,線圈腔中形成磁場（chǎng）,護（hù）套（tào）內產生感應電流。感（gǎn）應電流與施（shī）加磁場相互作用,產生由外向內壓縮護套的磁力,因而（ér）粉末（mò）得到二維壓製。整個壓製過程不足1ms。
動磁壓製的優（yōu）點:
1.由於不（bú）使（shǐ）用模具,成型時模（mó）壁摩擦減少到0，因而可達到更高的壓製壓力,有利於提高（gāo）產（chǎn）品，並且生產成本低；
2.由於在任何溫度與氣氛中均可施壓,並適用於所有材料,因而工作條件更加（jiā）靈活；
3. 由於這一工藝（yì）不使用潤滑劑與粘（zhān）結劑,因而成型（xíng）產品中不含（hán）有雜質，性能較（jiào）高，而且還有利於環保。
許多合金鋼粉用動磁壓製做過實驗,粉末中不添加任何潤滑劑,生坯密度均在95%以上。動磁壓製件可以在常規燒結條（tiáo）件（jiàn）下進行燒結,其力學性能高於傳統壓（yā）製件（jiàn）。動磁（cí）壓製適用於製造柱形對稱的近終形件、薄壁管、縱（zòng）橫比高的零件和內部形狀複（fù）雜的零件。
動磁壓製有可能使電（diàn）機設計與製造方法產生革命性變化,由（yóu）粉末材料一次（cì）製成近終（zhōng）形定子與轉子（zǐ）,從而獲得高性能產品（pǐn）,大大降低生產成本。
動磁壓製正用於開發高性能（néng）粘結釹鐵硼磁體與（yǔ）燒結釤鈷磁體。由於動磁壓製的粘結（jié）釹鐵硼磁體密度高,其磁能積可提高（gāo）15%-20%。
動磁壓製的（de）亞毫秒壓製過程有助於保持材料的顯微結構不變,因（yīn）而也提高了材料性能。對於象Ｗ、ＷＣ與（yǔ）陶瓷粉末等難壓製材料,動磁壓製可達到較高的密度,從而降低燒結收縮率。目前許多動磁壓製的應用已接近工業化（huà）階段,第一台動磁壓製係（xì）統已在（zài）運行中（zhōng）。
2.高速壓（yā）製
瑞典開發出粉末冶金（jīn）用高速壓製法。這可能是（shì）粉（fěn）末冶金工業的（de）又一次重大（dà）技術突破。高（gāo）速壓製采用液壓衝擊機,它與傳統壓製有許（xǔ）多相似之處,但關鍵是壓製速度比（bǐ）傳統快500～1000倍,其壓頭速度高達（dá）2～30m/s,因而適用於大（dà）批量生產。液壓驅動的重錘(5～1200kg)可（kě）產生強烈衝擊波,0.02s內將壓製能量通過（guò）壓模傳給粉末進行致密化。重錘的質量與衝擊時的（de）速度決定壓製能量與致密化程度。
高速壓製的另（lìng）一個特點是產生多重衝擊波，間隔約0 3s的一個個附加衝擊（jī）波將密度（dù）不斷提高。這種多重衝擊提高密度的一個優點是,可用比傳統壓製小（xiǎo）的設備（bèi）製造重達5kg以上的大零件。
高速壓製適用於製造閥（fá）座、氣門導管、主軸承蓋、輪轂、齒輪、法蘭（lán）、連杆、軸（zhóu）套及（jí）軸承（chéng）座圈等產品。
與傳（chuán）統壓製相比（bǐ）, 高速（sù）壓製的優點是：
壓製件密度提高，提高幅度在0.3g/cm3左右；
壓製件抗拉強度（dù）可（kě）提高20%～25%；
高速壓製壓坯徑（jìng）向彈性（xìng）後效很小（xiǎo）, 脫模力較低；
高速壓製的密度較均勻, 其偏差小於0.01g/cm3。
3.溫壓成型技術
溫壓技術是近幾年新發展的一項新技術。它是在混合物中添加高溫新型潤滑劑，然後（hòu）將粉末和模具加熱至（zhì）423K左右進行剛性模壓製，最後采用（yòng）傳統的燒結工藝進行燒（shāo）結的技術，是普通模壓（yā）技術的（de）發展（zhǎn）與延（yán）伸，被國際粉末冶金界譽為 “開創鐵基粉末冶金零部件（jiàn）應用新紀元”和“導致粉末冶金（jīn）技術革命（mìng）”的新型成型技術。
其與傳統模壓工藝主要區別之處（chù）在於壓製過程中將粉末和模具加熱到一定的溫度，溫度（dù）通常（cháng）設定在130~150℃範圍以內，可使鐵基粉末冶金零件密度提高0.15～0.4g/cm3，粉末壓坯相對密度可達到98-99%。
在該工藝中，為了充分發揮在壓製過程中的顆粒重排（pái）和塑性變形等溫壓致密（mì）化機製，往往需要優化（huà）原料粉末設計（jì）（如形（xíng）狀、粒度組成的選擇），通過退（tuì）火或擴散退火處（chù）理以改善粉末塑性，以及（jí）往粉末（mò）中摻（chān）入高性能高溫潤滑劑（添加量（liàng）通（tōng）常為0.6wt%）。
特點 ：
（1）密度高且分布（bù）均勻（yún）
常規一次壓製-燒結最高密度一般為7.1g/cm3左右，溫壓一次（cì）壓製-燒結密度可達到7.40-7.50 g/cm3，溫壓二次壓製-燒結密（mì）度可高達7.6g/cm3左右。溫壓工藝中高性能潤滑劑保證了粉末與模壁之間具有較低的摩（mó）擦係數，使得壓（yā）坯密度分布更加均勻，采用溫（wēn）壓工藝（yì）製備齒輪類零（líng）件時齒部與根部間的密度差比常規壓製工藝（yì）低0.1～0.2g/cm3。
（2）生坯強度高
常規工藝的生坯強度約為10~20MPa，溫壓壓（yā）坯的強度則為25~30MPa，提高了1.25-2倍。生坯強度的提高可以大大降低產品在轉移過程中出現的掉邊、掉角等缺陷，有利於製（zhì）備形狀複雜的零件；同時，還有望對生坯直接（jiē）進行機加工，免去燒結後的機加工工序，降低了生產成本。這一點在溫壓-燒（shāo）結連杆製（zhì）備中表現得尤為明顯。
（3）脫模壓（yā）力小
溫壓工藝脫模壓力(Slide pressure)約（yuē）為10~20MPa，而常（cháng）規工藝卻高達55~75MPa，其降低（dī）幅度超過60%。低（dī）的脫模壓力意味著（zhe）溫壓工藝易於壓（yā）製形狀複雜的鐵基P/M零件和（hé）減小（xiǎo）模具（jù）磨（mó）損從而延長其使（shǐ）用壽命。
（4）表麵精度高
由於溫壓工（gōng）藝使壓坯密度升高，而且溫壓中處於粘流態的潤滑劑具有良好的“整（zhěng）平”作用，因此它可以使鐵基粉末冶（yě）金零件表麵精度提高2個IT等級，使納米晶硬質合金粉末壓坯表麵（miàn）精度提高3個IT等級（jí）。
溫壓技術研究和開發的核（hé）心：
預合金化粉末的製造技術；
新型聚合物潤滑劑（jì）的設計；
石墨粉末（mò）有效添加技術；
無偏析粉（fěn）末的製（zhì）造技術；
溫壓係統製備技術。
溫壓技術主要適合生產鐵基合金（jīn）零件。同時人們正在嚐試用這種技術製備銅基合金（jīn）等多種（zhǒng）材料零件。由於溫壓零件的密度得到了較好的提高，從而大大提高了鐵基等粉末冶金製品的可靠性，因此溫壓技術在汽車製（zhì）造（zào） 機械製造、武器製造等領（lǐng）域存在著廣闊的應用前景。
4.流（liú）動（dòng）溫壓技術
流動溫壓技術以溫（wēn）壓技（jì）術（shù）為基礎,並結（jié）合了金屬注射成形的優點,通過加入適量的微細（xì）粉（fěn）末和加（jiā）大潤滑劑的含量而大大提高（gāo）了（le）混合（hé）粉末的流動性、填充能（néng）力和成形性, 這一工藝是（shì）利用調節粉末的填充密度與潤滑劑含量來提高粉末材料的成形性。它是介於金屬注射成形與傳統模壓（yā）之間的一種成形（xíng）工藝（yì）。
流動溫壓技術的關鍵是提高混合粉末的流動性，主要通過兩種方法來（lái）實（shí）現：
第一種方法是:向粉末中加入精細粉末。這種（zhǒng）精細粉末能夠填充在大顆粒之間的間（jiān）隙中,從而提高了（le）混（hún）合粉末的鬆裝密度。
第二種方法是:比傳統粉末冶金工藝加入（rù）更多的粘結劑和潤滑劑,但其加（jiā）入量要比粉末注射成（chéng）形少得多。粘結劑或潤滑（huá）劑的加入量達到最優化後,混合粉末在壓製中就（jiù）轉變成一種填充性很高的液流體。
將上述兩種方法結合起來,混合粉末在壓製（zhì）溫（wēn）度下就可轉變（biàn）成為流動性很好（hǎo）的黏流（liú）體,它既具有液體的所有優點,又具有很高（gāo）的黏度。混合粉末的流變行為使得粉末在（zài）壓製過程中可以流向各個角落而不產生裂紋。
流動溫壓工藝主要特點如下:
(1)可成形零（líng）件的複雜幾何形狀。國外已利用常規溫壓工藝成功製備出了一些形狀較複雜的（de）粉末（mò）冶金零件,如汽車傳動轉矩變換器渦輪轂、連（lián）杆和齒輪類零件等。
(2)密度高、性（xìng）能均一（yī）。流動溫壓工藝由於鬆裝密度較高,經溫壓後（hòu）的半成品密（mì）度可以達到很高的值。由於流動溫壓（yā）工藝中粉（fěn）末的良好流動性,由此得到（dào）的材料（liào）密度也更加均勻。
(3)適應性較好（hǎo）。流動溫壓工藝已經用於低合金鋼粉、不鏽鋼316L粉、純Ti粉和WC-Co硬（yìng）質合金粉末。原則上（shàng）它可適用（yòng）於（yú）所有的粉末體係，唯一的條件是該粉末體係須具有足（zú）夠好的燒結性能,以便達到所要求的密度和性能。
(4)簡化了工藝,降低了成本。
5.注射成形（xíng）技術
金屬粉末（mò）注射成形技術是（shì）隨著高分子（zǐ）材料的應用而發展起來（lái）的一種新型固結金屬粉、金屬陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法。它是使用大量熱塑性粘（zhān）結（jié）劑與（yǔ）粉（fěn）料一起注入成形模中，施於低而均勻的等靜壓力（lì），使之固結成形，然後脫粘結劑燒結。
這種技術能夠製造用常規（guī）模壓粉末的技術無法製造（zào）的複雜形狀結構（如（rú）帶有螺紋、垂直或高叉孔銳角、多台階、壁、翼等）製品，具有更高的材（cái）質密度（93%~100%的理論密度）和強韌性（xìng），並具有（yǒu）材質各向同性等特（tè）性。目前該項技術成為粉末冶金領域最具活力的（de）新技術 並已進入工業化生產階段。
金屬粉末注射成型技（jì）術製作的產品有齒輪汽車部件、通（tōng）信器械元件(如手機的情報通信（xìn）器械和計算機的 OA 器件)、電動工（gōng）具、門鎖、樂器、醫療器件和縫紉（rèn）機元件、工業設備元件和磁性元（yuán）件、槍（qiāng）支瞄準（zhǔn）器（qì）支架、手槍退子鉤和撞針、窗戶（hù）鎖扇形塊、紡織（zhī）機的三角（jiǎo）塊、眼鏡（jìng）框架的柔（róu）性鉸鏈、眼鏡腳、手（shǒu）表表殼等。產品都有一（yī）個明顯的特點：其結構小而複雜，密度和（hé）精度（dù）高等。製作（zuò）材料除鐵 鎳（niè）合金外，還（hái）有鈦及鈦合金、鋁及鋁合金、超硬合金和重合金等 。
微注射成型
傳統粉末注射成形技術, 可製得0 1～1ｍｍ尺寸的部件, 已製得（dé）最小20mg的零件。但隨著微（wēi）型（xíng）係統的發展, 包括微觀光學, 最小侵害外科及微觀射流技術等, 需要形狀複雜、尺寸在微米範圍內的金屬與陶瓷零（líng）件。微注射成形適用於（yú）大規模製造微型結構件。
德國（guó）在10年前就開始研究微注射成形技術, 不（bú）過所用的原料（liào）為熱塑性塑料,最小件尺寸已達0.2μｍ。德國在此研究的基礎上, 現正研究微金屬注射成形與微陶恣注射成形技術。所用粉末為平均粒度（dù）1 5μｍ的羰基鐵粉, 4～5μｍ的不鏽鋼粉和0.6μｍ的（de）氧化鋁粉。所用粘（zhān）結劑（jì）有自（zì）混聚烯烴/蠟化合物與常（cháng）態聚（jù）醛基化合物。研究中的脫粘結劑方法有加熱（rè）去除有機物（wù）法, 聚醛基化合（hé）物催化脫粘結劑法及超臨界二氧化碳脫（tuō）粘結劑法。
所（suǒ）製的（de）產品（pǐn）複壓後密度達98%，線性收縮15%～22%。最小微陶瓷注射成形結構件（jiàn）尺寸達10μｍ，微注射陶瓷齒輪重量僅（jǐn）為0 5mg，最（zuì）小的微（wēi）金屬注射成（chéng）形件尺寸為50μｍ。微（wēi）注射成形用於微型泵、微型齒輪、微型渦輪、最小損傷外科用的微型（xíng）導管等。
6.快速原型製作技術
選（xuǎn）擇激光燒結法是用激光束一層（céng）一層地燒結生產塑（sù）料原（yuán）型。現在可選用多種（zhǒng）粉末, 包括（kuò）金屬粉末與陶瓷粉末。金屬粉末選擇激光（guāng）燒結, 旨在直接生產功能部件（jiàn）。這使工業界對它產（chǎn）生了極大興趣, 因為它在產品開發過程中, 節省時間並降低成本。
多相噴射（shè）固結法是一種（zhǒng）新的自（zì）由成形技術。可（kě）用於製（zhì）造生物醫學零件, 如像矯形植入物、牙齒矯正與修複材（cái）料、一般修複外科用部件等。多相噴射固結法, 根據ＣＴ掃瞄得到（dào）的假體的（de）三（sān）維描述, 就可以製造出通常外科所需零件,而無需開刀去實際測量。將金屬粉或陶瓷粉與（yǔ）粘結劑混合, 形成（chéng）均勻混合料。多相噴射固結法就是將這（zhè）些混合料按技術要求進行噴射,一層一層地形成一個零件（jiàn）。在部件形成之後（hòu）, 其中的粘結相（xiàng）用化學法或者加（jiā）熱去除, 而後燒結到最終密度。
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上一（yī）篇：球形金屬粉製備和生物陶（táo）瓷
