龍華新區(qū)粉末冶金原理常用指南「多圖」

粉末冶金在零部件制造業(yè)地位不可取代

近幾年來，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動了一些零部件生產(chǎn)廠家的發(fā)展，粉末冶金是一項(xiàng)將材料和零件成形集于一體，不僅節(jié)能高效還能減少污染，節(jié)省材料，已經(jīng)是現(xiàn)代工藝先進(jìn)的制造技術(shù)。粉末冶金在零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)成為零部件生產(chǎn)發(fā)展的前沿。首先要確定金屬粉末和粘結(jié)劑的搭配比例，當(dāng)粘結(jié)劑比例過大時，會減小喂料的粘度，使金屬粉末顆粒間的接觸減弱，造成后續(xù)脫除粘結(jié)劑時變形嚴(yán)重或坍塌。

　　對于粉末冶金的材料的生產(chǎn)提出來了更高的要求，粉末冶金制品在一定的條件下逐漸的發(fā)展成熟，在冶金方法上由于粉末冶金具有制備工藝，結(jié)構(gòu)組成等方面的獨(dú)特優(yōu)越性，可以生產(chǎn)制造出良好的材料，此類材料在特殊應(yīng)用中發(fā)揮非常大的作用，有著廣闊的應(yīng)用前景。粉末冶金制品一般用于制造高強(qiáng)度耐磨性強(qiáng)的零部件，在機(jī)械、電器，設(shè)備等有很大的用途，在汽車、機(jī)電、農(nóng)機(jī)、電機(jī)中也有非常廣泛的用途。濃型放熱氣氛的碳勢較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。

　　隨著社會的日益發(fā)展，各個行業(yè)都取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而推動行業(yè)發(fā)展巨大的助力則來源于高科技的大力支持。例如，粉末冶金制品，雖然粉末冶金行業(yè)在市場上具有很大的發(fā)展?jié)摿?，?yīng)用領(lǐng)域也極其廣闊，但是這些因素并不能表示粉末冶金制品可以在競爭日漸加劇的生存環(huán)境中發(fā)展，在眾多粉末冶金制品中，只有擁有先進(jìn)的技術(shù)，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，才能牢牢的抓住用戶的眼球，成為最受市場歡迎的一款粉末冶金制品。對于混煉時粉末和粘結(jié)劑的加入順序也有比較嚴(yán)格的規(guī)定，加料的順序一般是先加入高熔點(diǎn)組元熔化，然后降溫，加入低熔點(diǎn)組元，然后分批加入金屬粉末。

　　粉末冶金是一門重要的零件成形技術(shù)，采用粉末冶金技術(shù)新型工藝的不斷出現(xiàn)，必將促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)發(fā)展，也將為未來零部件的生產(chǎn)帶來光明的道路

快速模具技術(shù)

正常生產(chǎn)模具的制造成本通常很高，許多情況下需要制作實(shí)驗(yàn)?zāi)＞呷グl(fā)現(xiàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)生產(chǎn)整個過程中可能遇到的問題，最終的模具肯定要修改。為適應(yīng)這種情況，出現(xiàn)了許多快速或軟模具技術(shù)用來制造滿足幾百件零件試制的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞摺?

目前鋁合金、顆粒增強(qiáng)環(huán)氧樹脂、鈹銅、低碳鋼、不銹鋼及鈷合金等已被用作制造軟的金屬注射模具。由于容易成型，鋅、鋁和鉍合金等偶爾也用于制造試驗(yàn)?zāi)＞呒皹悠吩汀?

但由于容易劃傷和損壞，最終的生產(chǎn)模具會采用硬質(zhì)材料。

利用有機(jī)硅橡膠模具工藝原理，制作使用壽命有限的MIM塑料注塑模具是一項(xiàng)較新的模具技術(shù)。將熔融塑料澆在母模型腔周圍，凝固硬化后，剖開塑料取出母模模型。壓入受限制的模架中，這樣的塑料模具可以用來承受幾百次的低壓注射試驗(yàn)。

激光快速原型技術(shù)是一種非常簡單的模具或原型制造方法，采用激光掃描積分堆積塑料或金屬粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技術(shù)的另外一種模具制造工藝是利用堆積的樹脂或紙質(zhì)模型，采用精密鑄造或電鑄方法制造模具型腔。

這些方法制造的模具表面比較粗糙，精度較低，無法滿足生產(chǎn)模具的苛刻要求。

非常大批量生產(chǎn)用的模腔或其組件，容易磨損，快速模具技術(shù)將是一種非常有效的工藝手段。

金屬粉末充模模擬機(jī)理和顆粒模擬的使用

對于多相填充流，人們發(fā)現(xiàn)可以因?yàn)榧羟辛ψ饔?，或是顆粒間的相互作用而形成些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來了一些問題，比如：流體是否均勻，流體是否是多相的且每個組分是否都起著獨(dú)立的作用來影響整個流體的流動性。粘結(jié)劑比例過小時，喂料的粘度雖然提高，但是容易形成空隙，不容易注射，而且脫粘后制品容易裂紋或開裂。通過觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖，顯示出了相的分離以及年輪一樣的結(jié)構(gòu)。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結(jié)劑中的低熔點(diǎn)組分。在這樣的地方很容易產(chǎn)生裂紋。這種結(jié)構(gòu)明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實(shí)際上的MIM喂料熔體是非均質(zhì)的流體，其運(yùn)動方式和均質(zhì)流體存在著差異。

　　在粉末-粘結(jié)劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結(jié)劑之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，因此顆粒附近粘結(jié)劑的運(yùn)動將受到一定的限制。在這個模型里，將具有不規(guī)則形狀的粉末簡化為規(guī)則球形的顆粒，每個顆粒周圍包覆著一層粘結(jié)劑，這層粘結(jié)劑隨顆粒一起運(yùn)動，即將其看成一個復(fù)合單元。因此，當(dāng)產(chǎn)品的年需求量達(dá)到或超過2萬件時，可以考慮選擇MIM工藝。粘結(jié)劑的厚度假定是常數(shù)，以此確保系統(tǒng)質(zhì)量的恒定。盡管這些復(fù)合單元的周圍還有自由粘結(jié)劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運(yùn)動，還是可將復(fù)合單元看成是不受外圍粘結(jié)劑介質(zhì)的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨(dú)特性，可以描述粉末的運(yùn)動情況，因此這個模型在簡單計(jì)算每個粉末顆粒的實(shí)際運(yùn)動情況方面較為精準(zhǔn)，但對于實(shí)際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計(jì)算的發(fā)散。很難將其應(yīng)用到諸如粉末等微細(xì)粉末的分析。5倍，同時考慮到齒輪高度縱向密度的均勻性，因此粉末冶金齒輪的厚度也是很重要的。所以必須對已有的顆粒模型進(jìn)行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。

　　結(jié)論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動，所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)模型來進(jìn)行流動模擬存在較大的偏差。很多研究表明，MIM喂料在充模過程中將發(fā)生粉末和粘結(jié)劑分離的現(xiàn)象。☆表面粗糙度表面粗糙度反應(yīng)了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構(gòu)可能對成本沒有什么影響。通過這種方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒徑分布、密度和形狀等）對流動過程的影響。從而可以監(jiān)視流動過程中粉末的運(yùn)動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡化三維問題中的計(jì)算，還在基于修正顆粒流體動力學(xué)的基礎(chǔ)上對該模型進(jìn)行了修正。