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    粉末冶金齒輪零件如何成型的?

    作者:翔宇粉末冶金制品

    發布時間:2022-08-06

    來源:本站 閱讀數量:31次 點贊數量:16次

    導讀:從粉末材料成型產品的主要技術,就噸位數量和生產的零件數量而言,是模壓。該成型技術涉及包括以下方面的生產周期:用已知體積的粉末原料填充模腔,從填充靴輸送用沖頭在模具內壓實粉末以形成壓實。通常,壓實壓力通過工具集兩端的沖頭施加,以降低壓實內密度梯度。使用下部沖頭將壓坯從模具中彈出在下一個循環的填充階段使

    從粉末材料成型產品的主要技術,就噸位數量和生產的零件數量而言,是模壓。該成型技術涉及包括以下方面的生產周期:

    用已知體積的粉末原料填充模腔,從填充靴輸送用沖頭在模具內壓實粉末以形成壓實。通常,壓實壓力通過工具集兩端的沖頭施加,以降低壓實內密度梯度。使用下部沖頭將壓坯從模具中彈出在下一個循環的填充階段使用填充靴從模具的上表面移除壓坯。

    壓制車間1.JPG

    該循環提供了一個易于自動化和高生產率的流程。但是,此路由交付的產品存在一些限制:

    幾何復雜性

    可以提供的幾何復雜性最好被描述為“二維和半維”。徑向方向(即零件的平面圖)的復雜性是無限的;如果形狀可以切入模具中,那么它可以在零件中形成。然而,在第三維(零件的軸向或穿透厚度方向)中存在顯著限制。

    通過使用多個頂部和底部沖頭,可以創建截面厚度的變化,并且可以通過在工具集中加入芯棒和心軸來創建該方向上的孔。但是,不能形成重入特征,因為它們會阻礙零件從模具中彈出。

    縱橫比

    如果尋求對密度變化的可接受控制,則零件的縱橫比(長度與直徑)有限(約3:1)。

    尺寸和重量

    零件的尺寸和重量受到可用成型壓力機的最大噸位能力(約1000噸容量)的限制。2公斤。含鐵PM部分將被視為一個大部件。

    強度

    常規模壓零件的強度水平在一定程度上受到產品中剩余孔隙率的影響的限制。已經引入了一系列工藝開發,其中許多是標準壓力機/燒結工藝的演變,這些工藝已經解決了這一特定問題。

    已經開發了許多替代成型工藝,這些工藝試圖解決其中的一個或多個限制。

    等靜壓

    等靜壓可以解決所有四個限制,因為可以形成非常大的部件,可實現的長寬比的唯一限制來自包含壓制流體的容器的尺寸,可以實現真正的三維幾何復雜性,并且可以提供全密度壓實。然而,與模壓相比,所有這些都是以成形周期時間顯著增加和尺寸公差控制的一些限制為代價的。

    在等靜壓中,粉末在所有方向上都以靜水壓力壓實。該過程可以在冷或熱上進行。

    冷等靜壓

    在冷等靜壓中,粉末包含在柔性模具中,通常是聚氨酯,其浸入壓力容器中的液體(通常是水)中,該壓力容器被泵送到高壓。

    熱等靜壓

    在熱等靜壓中,加壓介質是氣體,通常是氬氣。粉末包含在金屬罐中,金屬罐受到壓力容器中的靜水壓力。HIP可實現全密度,該工藝用于高溫合金,高速鋼,鈦等,其中材料的完整性是首要考慮因素。

    HIP成本的一個重要貢獻者來自罐裝過程。因此,人們對“無罐HIP”處理有很大的興趣。如果粉末可以通過初步成型工藝(例如模壓或CIP)固結到約92%以上的密度,則可以消除表面連接的孔隙率,在隨后的HIP過程中可以避免氣體滲入零件,并且可以實現完全致密化。

    這種方法的一個變體是燒結-HIP,其中所需的92%+密度是通過燒結實現的,然后在同一容器中應用HIP固結。

    剖分模壓實

    旨在提高粉末冶金零件的幾何復雜性并引入形成再入特征的能力的早期工藝開發是模壓的進化擴展,稱為剖分模壓實。在此過程中,工具集的設計使得在零件成型后,模具可以在水平平面上分開,從而允許在模具的兩半之間彈出具有重入特征的壓實。

    金屬注射成型

    然而,對擴展粉末零件成型能力產生重大影響的工藝是金屬注射成型(MIM)。在MIM中,粉末與有機粘合劑混合以產生原料,該原料可以以與注塑成型塑料零件相同的方式注射到模具中。從模具中釋放出坯體后,將其脫鉤,然后燒結。

    在此過程中可以保持緊密的尺寸公差,并且由于使用了細粉和隨之而來的高燒結活性,因此可以實現接近全密度的密度水平,從而達到高強度水平。此外,還可以形成極其復雜的三維幾何形狀。然而,主要是由于該過程的脫脂階段涉及的困難,MIM零件通常體積小,重量輕,壁厚薄。作為與模壓零件的比較,100 g.MIM零件將被視為較大。


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