粉末冶金铁基结构零件应用与设计

2015年11月24日
   粉末冶金铁基结构零件是由铁基粉末压制成尺寸精确可控的压坏,然后经烧结制成的零件。无论从经济还是从技术观点来看,铁基结构零件都是粉末冶金中用量最大和用途最广的一类产品。
由铁基粉末用压制/烧结工艺制作的零件,其材料具有多孔性,也就是比相应致密材料的密度低。因此,其力学性能比由常规材料生产的低。若将生压坯进行热压或热锻时,用粉末冶金工艺也能使零件材料达到材料的标准密度。比如,现在大批量生产的粉末锻造连杆,其材料密度就已接近材料的理论密度。但是,由于经已经方面的原因,和压制/烧结工艺相比,通常不大采用热压与热锻之类的热加工工艺。
20世纪30年代粉末冶金铁基结构零件最先在汽车产业中得到了一些应用,一直到现在,在北美生产的粉末冶金结构零件70%以上仍然用于汽车产业,在日本更高达到了90%左右。它们的应用迅速扩大到了农机与园艺机具、家庭日用器具、电动工具、办公用具及其他各种用途。粉末冶金结构零件一直在替代铸铁件、锻钢伯或棒料切削加工伯以及钣料冲压件。粉末冶金零件主要优势在于,在高生产率与劳动成本较低的条件下,可生产出尺寸公差较精密的零件。通常,与相竞争的金属成形工艺相比,其切削加工量很小或不需要切削加工,不需要切削加工用的昂贵的金属切削加工机床、切削刀具、设备占有的场地及技术工人。
粉末冶金结构零件早期都用于替代用其他方法生产地零件。即便是今天,对于许多应用依然如此。可是,为了充分利用粉末冶金工艺的各项优势,诸如节能、省材,现在越来越多的零件从一开始设计就是采用粉末冶金工艺制作的。这种技术进步,与产品设计者和零件制造者之间的相互交流、协调合作日益增强有关。产品不仅要依据使用条件、性能要求来设计,而且要考虑到预期的制造工艺的优缺点。在产品设计的构思初期,就应将粉末冶金工艺作为一种可能采用的生产工艺来考虑。在考虑粉末冶金结构零件设计时,首先必须考虑的是如何将零件压制成形。这就涉及用单轴向刚性模具压制金属粉末的原理。
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