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粉末冶金PM及MIM工艺生产加工的高新技术厂家

粉末冶金在机床上的应用

2022-10-10

  近十几年粉末冶金用于制造结构零件并得到了很快的发展,正在取代一部分常用的结构钢,已经在汽车、摩托车、农机生产等行业中得到广泛应用,而在机床行业的应用则起步较晚。


  粉末冶金是零件制造中特殊成形方法的一种,也是一种少无切削工艺,是将金属粉末之间或金属粉末与非金属粉末按需要的比例混合后在模腔内压制成形,然后经过烧结和精整成为粉末冶金机械零件。其特点是能节约材料,节省机加工工时,减少机械加工设备,降低成本。粉末冶金零件在机床行业的推广应用也是有着广阔前景的,能为企业生产起到降本增效的作用,并在材料性能、零件的精度及热处理等方面有其应用的可行条件。



  1、从材料性能看应用的可行性


  机床零件常用的金属材料为结构钢(碳钢及合金钢),一般要求有良好的综合机械性能,即在具有一定强度的同时,又有足够的韧性。目前应用较广的铁基粉末冶金材料如烧结铁、烧结碳素钢、烧结合金钢等,这类铁基粉末冶金的零件机械性能已接近或相当于中碳钢和低合金钢的性能,所以零件材料的选用应不成问题。


  因此我们认为,粉末冶金材料在材料性能上有较大的适用范围,适用于一般机床零件。


  2、应用零件的经济精度分析


  粉末冶金零件的精度要求决定于使用条件。我们知道,机床零件的精度并非都是特别高,除主要、关键零件外,一般零件的精度都在中等或中等以上,所以改用粉末冶金零件可不必进行整形,或通过简单方式整形即可达到设计尺寸精度,降低了对模具材料的要求,节约了成本。一般粉末冶金零件尺寸精度可达IT6IT7.


  采用粉末冶金零件替代有其突出的经济性,不应盲目追求高精度,也要避免不适当地降低精度要求而掩盖了粉末冶金工艺的优越性。


  3、选定合理的零件粗糙度


  合理选定零件的表面粗糙度可得到较好的经济效果,因为压制件的表面粗糙度主要决定于模具成形表面的加工粗糙度,随着模具的磨损,压制件粗糙度也逐渐下降。在我公司试用的粉末冶金零件中,表面粗糙度要求最高的是零件销,其两平面粗糙度要求Ra08!m,尺寸控制10h9(0-0036),外圆粗糙度达Ra16!m,其余各零件的外圆及孔粗糙度均为Ra16!m,键槽表面粗糙度要求Ra32!m,所有这些零件粗糙度要求均较为经济合理,通过模具成形达到设计要求,成品经检验全部合格,试用时检验人员及装配工人普遍反映良好,一致认为零件外形光洁、美观。对于粉末压坯在高温烧结中产生收缩和致密化,以及可能出现的变形,可通过整形方法保证零件形状、尺寸和表面粗糙度的要求,如尺寸公差等级可达78级,表面粗糙度在Ra04!m以上。


  4、热处理方面的可行条件


  粉末冶金零件也可经热处理进行强化,如经淬火、回火可提高强度和韧性。在我公司试用的粉末冶金零件中,零件销与相配件扳手轴有相对运动,要求扳动扳手轴时,销能滑入凸轮槽或将销顶起,因此考虑到零件的耐磨性,设计要求销外圆表面高频淬火G48,粉末冶金零件通过高频淬火热处理,外圆表面达到所要求的硬度。由于粉末冶金材料孔隙的存在,在较小的面积内其硬度值也有一定的波动,但这极小的波动对整体硬度没有影响。同样地,其它零件也有热处理要求,如淬火45HRC、调质T235、发蓝等,通过其特殊的热处理方法,均满足了设计要求。由此可见,一般机床零件的热处理要求经粉末冶金制件的热处理方法同样能达到。


  5、经济性分析


  虽然金属粉末生产成本较高,材料比普通钢材贵,但粉末冶金制件成形无切削或少切削,材料损失少,节约机加工工时,在大批量生产时其成本比机械加工有着明显优势。


  目前粉末冶金制品的价格一般为每克几分钱,加上其它如热处理、精整或特殊技术要求、模具等费用,20g以内零件的价格基本在几元钱左右,而通过机械切削加工制造的机床零件的成本费(包括材料费、工时费、热处理费等)一般是它的一至三倍甚至更多,尤其是形状小而复杂的零件,采用粉末冶金零件可以大大提高材料利用率,减少机加工工时,尺寸精确一致,零件质量稳定。


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