粉末冶金車間設備及設計培訓講義

1、粉末冶金車間設備及設計講義緒 論粉末冶金是材料科學的一個重要領域。在國民經濟和國防建設中起著重要的作用。粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造鐵的第一個方法實質上采用的就是粉末冶金方法。1909年制造電燈鎢絲，推動了粉末冶金的發(fā)展；1923年粉末冶金硬質合金的出現(xiàn)被譽為機械加工中的革命；三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優(yōu)點；四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強化等材料；六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強度的零件。工程材料主要利用其力學性能（強度、硬度、塑性、韌性等）；功能材

2、料主要利用其物理性能（光、電、磁、熱、聲等）。領域：機械、化工、電器儀表、石油鉆探、國防等材質：Fe基、Cu基、Cu-W合金、W制品、WC-Co合金等用途：摩擦材料、減磨材料、結構材料、工具材料、電工材料等多孔材料：孔隙度2030，可以過濾、減震、隔音、熱交換等減摩材料：多孔可含油，保證高耐磨性時低的摩擦系數(shù)。摩擦材料：高耐磨性和高的摩擦系數(shù)。工具材料：硬質合金、粉末高速鋼、金屬陶瓷等工模具。電磁材料：電器、電子、通訊等元件高溫材料：助推火箭、航空發(fā)動機、汽輪機等。目前大家在做的事情：（1）金屬粉末高密度、高精度、高強度粉末冶金零件的發(fā)展，導致日本、歐美低合金粉末生產的迅速發(fā)展。按照加入的合金

3、元素，現(xiàn)在有Cr一Mn系與Ni一Mo一Cu系，但它們皆趨向于采用復合型粉末（是指用氣體式液體霧化法制成的預合金化粉末。部分擴散預合金化粉末，使一種或幾種組份以涂層狀或很細的彌散顆粒狀分布于主要組份粉末顆粒之上或之中組成的粉末）。（2）硬質合金混料設備：采用微機控制的可傾式球磨機。新的干燥方法有噴霧干燥法及流態(tài)化床干燥法以及兩者結合的流態(tài)化床噴霧制粒裝置。 成形技術：擠壓成形法可生產0.2一0.35mm的打印針，中0.530mm，長達3m的棒針，內徑o.OZmm，外徑o。45mm的微型套管。還可生產整體銑刀、鉸刀、麻花鉆、微型鉆、螺旋銑、半月型空心深孔鉆等形狀復雜的制品，這是模壓法所難以勝任的。

4、 燒結技術：過壓燒結，也稱低壓熱等靜壓、真空燒結熱等靜壓或低壓真空燒結。其實質是脫蠟、預燒、燒結、熱等靜壓合為一道工序。這種新的燒結技術源于80年代初期，可以說是由熱等靜壓技術演變過來的?？梢缘玫娇紫抖葹榱愕漠a品，且能消除鉆池和碳化物晶粒異常長大，因而更能保證燒結質量。 涂層硬質合金：自1969年問世后，發(fā)展速度很快，涂層刀片已達切削刀片總量的60一70%。 機夾刀片技術和廢料回收技術：硬質合金工藝技術方面的重大進展，除上述幾方面外，還有機夾刀片(或可轉位刀片)技木和硬質合金廢料的回收拉術。機夾刀片的發(fā)展給機械加工業(yè)帶來巨大效益，因此成為世界各國硬質合金廠的主要產品。最近發(fā)展起來的電泳回收法，

5、亦可方便地回收WC和CO，克服了產物中的含鋅間題，但還需進一步控制粒度。 （3）航空工業(yè)粉末冶金結構材料 60年代以來，粉末冶金技術在航空上的應用出現(xiàn)了突破性的發(fā)展，一系列新技術、新工藝和新材料相繼涌現(xiàn)。如超細超微、高純高合金化粉末制造技術，快速凝固、機械合金化、噴射成形（4）非晶態(tài)合金粉末非晶態(tài)合金在結構和成份上的均勻性，使它具有許多獨特的性能，如優(yōu)異的磁性、耐腐蝕性、耐磨性，高的強度、硬度和韌性，高的電阻率和機電藕合系數(shù)，以及良好的催化活性，儲氫特性，釬焊性能和防輻照特性等，由于其性能優(yōu)異、制備工藝簡單，非晶態(tài)合金的研究和產品開發(fā)已成為80年代材料科學界的熱點項目之一。制取非晶態(tài)合金粉末的

6、主要方法有:常規(guī)氮氣霧化法，高壓水霧化法，超聲氦氣霧化法。其它方法還有，高速旋轉筒法，滾筒急冷法等。（5） 精細陶瓷研究與開發(fā)只有嚴格控制精細陶瓷的形狀與結構，才可以提高陶瓷的性能并開發(fā)新用途。（6） 粉末冶金新工藝的發(fā)展自芡燼高溫合成技術(SHs)自蔓燃高溫合成技術是一種能合成，制造和加工處理各種材料的新技術。SHS技術是利用化學能而不是電能，用快速內燃，而不是慢速外部加熱的方法，與傳統(tǒng)的材料制造工藝相比，其工藝和設備簡單，能耗和原材料消耗低，由于高溫蒸發(fā)低沸點雜質，產品純度高，而高溫梯度和大的冷卻速率，能獲得復雜相或亞穩(wěn)相，生產效率高，成本低等。 SHS的應用非常廣泛，應用領域一般可分為6

7、個方面，即SHS制粉，SHS燒結，SHS致密化;SHS焊接，SHS涂層，SHS熔敷。 超細粉末的制備及其應用有人預測，2000年新材料發(fā)展的焦點: 一是超導材料;二是超細粉末。超細粉末的制備方法很廣，分物理法、化學法和物理化學法三大類。物理法有:流動油面上真空蒸發(fā)法、放電爆炸法、低壓氣中蒸發(fā)法(包括等離子射流法、電子束法、激光束法等)。化學法有:氣體還原法、氣相反應法、金屬碳基物熱分解法;汞齊法、冷凍干燥法等。物理化學法有代表性的是活化氫熔融金屬反應法(其粒度范圍為。.020.1nm)，該法是一種頗有前途的工業(yè)化生產超細粉末的方法。應用廣泛、技術成熟、生產低投入、深度加工高回報等，導致粉末冶金

8、行業(yè)發(fā)展非常迅速，工廠層出不窮。株洲的知名企業(yè)與著名商標，而成為硬質合金的代名詞。我國粉末冶金行業(yè)已經經過了近10年的高速發(fā)展，但與國外的同行業(yè)仍存在以下幾方面的差距：(1)企業(yè)多，規(guī)模小，經濟效益與國外企業(yè)相差很大。(2)產品交叉，企業(yè)相互壓價，競爭異常激烈。(3)多數(shù)企業(yè)缺乏技術支持，研發(fā)能力落后，產品檔次低，難以與國外競爭。(4)再投入缺乏與困擾。(5)工藝裝備、配套設施落后。(6)產品出口少，貿易渠道不暢。工廠性質不同：國有控股、民營企業(yè)、合資企業(yè)等產品性質不同：粉末專業(yè)生產廠、粉末冶金制品生產廠等本課程分兩個部分：車間設備和車間設計本課程學習目的：1 了解粉末冶金生產中基本設備2 了

9、解工廠設計的基本概念3 了解生產和質量管理的基本過程與環(huán)節(jié)4 建立安全、環(huán)保、防范的基本意識結業(yè)評分標準：平時成績（含作業(yè)）30分，考試70分。第一部分 粉末冶金車間設備第一章 制粉設備教學內容：固體還原、氣體還原制粉原理及設備；安全用氫；物理制粉設備。教學要求：掌握氣體還原制粉原理及設備；掌握安全使用氫氣；了解物理制取金屬粉末方法及設備。教學難點：氫氣的安全使用。教學安排：4課時金屬粉末屬于松散狀物質，其性能綜合反映了金屬本身的性質和單個顆粒的性狀及顆粒群的特性。一般將金屬粉末的性能分為化學性能、物理性能和工藝性能。化學性能是指金屬含量和雜質含量。物理性能包括粉末的平均粒度和粒度分布，粉末的

10、比表面和真密度，顆粒的形狀、表面形貌和內部顯微結構。工藝性能是一種綜合性能，包括粉末的流動性、松裝密度、振實密度、壓縮性、成形性和燒結尺寸變化等。按轉變的作用原理分為機械法和物理化學法兩類，既可從固、液、氣態(tài)金屬直接細化獲得，又可從其不同狀態(tài)下的金屬化合物經還原、熱解、電解而轉變制取。難熔金屬的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物一般可直接用化合或還原化合方法制取。粉末冶金制品的原材料金屬粉末可有多種路徑得到。物理化學方法：氧化還原（礦山產品）、氣相冷凝、液相沉淀、電解等機械方法：機械破碎、霧化等應用最廣的是還原法、霧化法、電解法。1.1 固體碳還原制粉設備主要適用于鐵粉生產生產原理：C + Fe2

11、O3、Fe3O4、FeO = Fe + CO2本還原反應為吸熱反應，溫度有利反應進行。參加反應的原材料是固體C（煤、焦碳、木炭）和氧化鐵（鐵鱗），生成物是鐵（海綿鐵）和廢氣。對設備的基本要求： 加熱 反應1100-1200 保溫 擴散型相變需要時間 冷卻 高溫出爐遇空氣又氧化 排氣 廢氣分壓影響反應方向 測溫 控制反應速度與產品質量 進料 減小勞動強度常見設備： 倒焰爐 圖1-1 P3 隧道窯 圖1-2 P4* 生產過程控制：原料準備：鐵礦粉（烘干）、還原劑（煤粉或焦炭粉）、脫硫劑（石灰石）裝罐：350×380隧道窯分為三段：預熱帶、還原帶、冷卻帶。窯長260 m預熱帶（51 m）

12、水分的蒸發(fā)、水合物分解和碳酸鈣分解還原帶（154 m） 鐵的氧化物被CO還原 C+CO2=2CO FeO+CO=Fe+CO2 CO2+C=2CO.循環(huán)一切有利碳氣化反應的措施，均提高還原速度。如提高溫度、增加配碳量、增加碳粉表面積、加催化劑等。FeO消失后，爐內氣氛為滲碳氣氛，海綿鐵開始滲碳 2CO =C+CO2 3Fe+C= Fe3C 正確控制還原終點，控制碳含量。冷卻帶（55 m） 低于100出爐溫度下降、氣氛變?yōu)檠趸再|、海綿鐵收縮等，再氧化。預防海綿鐵再氧化措施：反應罐加蓋密封。過程達2040 h，還原溫度1180，噴嘴152支，溫度控制點25個。1.2 氣體還原制粉設備 前面介紹起還

13、原作用的是CO氣體，但還原劑加入為固體形式。而氣體還原制粉的還原劑卻是另一種還原性氣體氫氣。 主要應用于W粉、Mo粉、Co粉、Ni粉、Cu粉等的生產。生產原理：H2 + MeO = Me + H2O本還原反應為吸熱反應，溫度有利反應進行。參加反應的原材料是還原性強的氫氣和金屬的氧化物，生成物是還原金屬和氧化性強的水蒸氣。對設備的基本要求： 加熱 反應9501000 保溫 擴散型相變需要時間 冷卻 高溫出爐遇空氣又氧化 排氣 廢氣分壓影響反應方向 測溫 控制反應速度與產品質量 進料 減小勞動強度生產過程控制： 原材料處理，生產方法（裝料，還原金屬，溫度控制）。 與前不同是，使用了非常危險的易爆氣

14、體氫氣，且產生強氧化性水蒸氣。常見設備： 管式爐或管式還原爐 圖1-5 P6 網帶式還原爐 圖1-6 P7 回轉管式還原爐 圖1-11 P10設備的主要結構：爐頭、爐身、爐尾、爐管、爐殼；推舟系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、氫氣管道系統(tǒng)、進氣排氣設置、水冷系統(tǒng)等。* 生產舉例：氫氣還原氧化鎢工藝W的氧化物中有四種比較穩(wěn)定形式：黃色WO3、藍色WO2.90、紫色WO2.72、褐色WO2。實際反應順序：WO3 + 0.1H2 = WO2.90 + 0.1H2OWO2.90 + 0.18H2 = WO2.72 + 0.18H2OWO2.72 + 0.72H2 = WO2 + 0.72H2OWO2 +

15、2H2 = W + 2H2 WO3 + H2 = W + 3H2O機理：化學氣相遷移長大機理。在水蒸氣下，WO3生成揮發(fā)性較強的水合氧化物WO2（OH）2，呈氣相，并在H2作用下沉淀在W粉顆粒上，W粒聚集長大。 從機理上看，高溫和濕氫有利于氣相遷移。還原過程分析，它受T 和比值控制1 T ： T 775 WO2.72 - WO2 - -WWO3-WO2.90- T = 575585 WO2 - -W T = 525550 -W - -W T 越低 還原時間越長2 ：如比值較大，T將提高；降低T，必降低比值，降低PH2O。生產控制：1 H2流量提高，水氣迅速排除，有利得到細顆粒W粉。但太大，W粉

16、實收率下降。 轉子流量計測定H2流量2 氫濕度（H2中水與反應生成水）較高。當溫度較高，生成WO2（OH）2速度提高，W顆粒長大加劇。 順H2和逆H2工藝3 料層薄，水氣易排除，有利制得細顆粒W粉。4 原料中水含量太高，出爐可能再次氧化，W粉氧含量可能超標。所以，原料粉盡可能干燥。* 碳管爐 圖1-7 P8書上作為還原爐介紹，實際多作為碳化使用。結構：爐管為石墨管，也為加熱元件。易氧化燃燒，故用石墨粉作保護層。特點：電阻很小，很小電壓，可形成較大電流，產生熱量較大，達到較高溫度。同時，具有負的電阻溫度系數(shù)，溫度越高，強度越大。T可達2200。需碳化的產品：W粉、CK料（復式碳化物或稱碳化物固溶

17、體）等。不通H2 W + C = WC W + 2CO = WC + CO2通H2的 C + 2H2 = CH4 W + CH4 = WC + 2H2 TiO2 + 3C + WC =（40-60）TiC-WC + 2CO TiO2 + 3C + WC + TaC - TiC-WC-TaC* H2爐安全操作氫氣為易爆危險氣體，爆炸危害程度非常大。工業(yè)生產卻是較便宜的有效的強還原性氣體。工業(yè)制造方法有水電解和氨氣分解。氫氣性質：氫氣在空氣里的燃燒，生成水。 2H2 + O2 = 2H2O這一反應過程中有大量熱放出，是相同條件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我國長征3號火箭就用液氫

18、燃料。不純的H2點燃時會發(fā)生爆炸。但有一個極限，當空氣中所含氫氣的體積占混合體積的474.2%時，點燃都會產生爆炸，這個體積分數(shù)范圍叫爆炸極限。實際生產應注意的幾個時候：開爐、停爐、卡舟、突發(fā)停電、突發(fā)停水、突發(fā)停H2開爐 新爐密封-送氫-爐頭取樣，試鳴3次-（如果是鉬絲爐，爐殼還應試鳴）-爐頭點火-送水-送電升溫停爐 推空舟-斷電-小于500停氫-停水卡舟 斷電-加大H2流量-勾舟至冷卻帶或卸出-推空舟-升溫停電 推空舟-判斷事故原因與處理時間-停爐處理或等待來電停水 斷電降溫-停止推舟-超過1小時，一次卸1/3舟-停爐處理停氫 立即封閉排氣口和爐門-超過半小時，斷電-一次卸1/2舟1.3

19、霧化制粉設備霧化制粉法： 以快速運動的流體(霧化介質)沖擊或以其他方式將金屬或合金液體破碎為細小液滴，繼之冷凝為固體粉末的粉末制取方法。霧化法是生產完全合金化粉末的最好方法，其產品稱為預合金粉。這種粉的每個顆粒不僅具有與既定熔融合金完全相同的均勻化學成分，而且由于快速凝固作用而細化了結晶結構；消除了第二相的宏觀偏析。霧化：氣體霧化、液體霧化、離心霧化、復合霧化等均屬于機械方法。1 氣體霧化制粉設備 雙流霧化法 圖1-12 P12常用來生產鋁粉、青銅粉結構：熔煉系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)、霧化系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等熔煉 中頻加熱漏包，形成金屬液流氣源 壓縮空氣或氮氣 霧化 氣體通過噴嘴吹散金屬

20、液流 冷卻 吹散的金屬熔滴落在水冷筒體中的鐘罩式冷卻器 除塵 夾帶金屬粉塵的氣體經旋風除塵器和布袋除塵器排出2 水霧化制粉設備 圖1-16 P14原理與上相同，將氣體變成水結構：熔煉系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、霧化系統(tǒng)、水粉分離系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)等 熔煉 中頻加熱漏包，形成金屬液流 供水 經過高壓水泵提供高壓水霧化 高壓水通過噴嘴吹散金屬液流 水粉分離 由射流引料器將水和粉射入類似旋風除塵器的水粉分離器 干燥 螺旋式振動干燥器干燥含水分的金屬粉3 離心霧化制粉設備 單流霧化結構：加熱系統(tǒng)、霧化系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等 加熱 電弧加熱式 自耗電極電弧熔化 圖1-18 P15 電子束加熱式 電子束熔化電極 圖1

21、-19 P15 霧化 電弧加熱式 高速旋轉自耗電極 電子束加熱式 高速旋轉坩堝 冷卻 冷卻液或氬氣、氦氣 除塵 旋風后收集1.4 電解制粉設備主要應用于生產純銅粉、鎳粉、銀粉原理：在電解液-水溶液或金屬熔鹽中通入直流電，正價金屬離子在陰極得電子形成松散的金屬粉末。* 比較幾種制粉方法：生產方法不同，源于金屬粉末要求（顆粒形狀、顆粒結晶形態(tài)、粉末物理性能、成分控制、價格等因素），原材料供應，實際生產要求等氣霧化粉末顆粒呈圓形，氧含量最低(低于l00×10-6)，可直接用熱成形技術(如熱等靜壓)制成致密化產品。水霧化粉末顆粒多為不規(guī)則形狀，氧含量高(高于600×10-6)，須經

22、退火處理，但其具有很好的壓縮性，可冷壓成形，真正能完全有效地避免氧化物夾雜污染的措施是采用“單流”霧化制粉法，例如旋轉電極霧化制粉法(見旋轉電極制粉法)。水霧化與氣霧化制作合金粉末的方法，雖然制粉的原理相同，但制得的粉末的物理性能相差還是很大的，特別是形狀。由于氣體的熱容量要比水小，所以采用氣霧化時，合金受到的激冷度低，受到霧化介質沖擊時，霧化成細小液滴的合金液不會馬上凝固，這給了合金液滴在下落過程中收縮成球的時間，所以容易獲得球形合金粉末。水霧化時情形正好相反，由于水對霧化成細小合金液滴的激冷作用，幾乎是在一瞬間，就凝固成了合金粉末，這使得那些表面張力較小的合金形成的合金粉末，呈土豆狀或不規(guī)

23、則形狀，只有那些表面張力較大的合金，例如鎳基合金，才能做成球形合金粉末。合金粉末的氧含量，與合金本身對氧的敏感性和霧化時的霧化環(huán)境中的氧含量有關。如果合金本身對氧非常敏感，則不僅在霧化時要采取措施，在熔化時最好也采用真空熔煉。對于大多數(shù)合金，只要在霧化時采取減少與氧的接觸，就能達到降低合金粉末中氧的含量的目的。氣霧化時，通常是使用氮氣作為霧化介質，大量的氮氣充滿了霧化區(qū)，將霧化區(qū)的氧氣驅逐掉了，所以能保護合金液滴在霧化及冷卻時很少氧化。 當一爐熔融的合金液被霧化成金屬粉末時，它的表面積在霧化的一瞬間增大了無數(shù)倍，換言之，其與氧結合的面積也增大了，有更多的金屬表面暴露在霧化環(huán)境中。所以，水霧化時

24、，如果不采取措施，是無法避免合金液滴的氧化的。為了在水霧化時，能讓霧化環(huán)境少氧或無氧，首先，必須將霧化筒體密封起來，將霧化環(huán)境與周圍的環(huán)境隔絕開來。其次，是要將已封閉起來的霧化筒體中的氧氣排除掉。最后，是在霧化的過程中一直保持這樣的一個無氧或低氧的霧化環(huán)境，直到霧化結束，合金液滴全部凝固成合金粉末。第二章 成形設備教學內容：模壓成形設備油壓機、杠桿式壓力機、等靜壓力機；擠壓機、注射成形設備。教學要求：掌握油壓機、機械壓力機的工作原理及設備結構；了解其他成形設備。教學難點：重點油壓機結構；機械壓力機結構。教學安排：4課時粉末冶金工業(yè)成形方法很多，主要介紹壓力成形常用的某些設備。如油壓機、機械式壓

25、力機、冷等靜壓力機擠壓機等。2.1 模壓成形設備1 油壓機結構：油泵、管道、閥門、油缸、機架、控制系統(tǒng)等油泵 齒輪泵和柱塞泵 圖2-1 P25 齒輪泵 兩對齒輪 供油量大，油壓小。空載快速動作。 柱塞泵 兩對打氣筒 供油量小，油壓大。提供壓機壓力。管道 無縫鋼管。主油缸進出油管道閥門 管道上安裝的控制油前進方向和壓力的閥門 單向閥 油只有一個前進方向，與齒輪泵連用 溢流閥 油路中調整壓力機壓力。也稱調壓閥。與柱塞泵連用，通過阻尼孔，將柱塞泵過壓油溢流出管路。 安全閥 彈簧控制的安全閥門。保證油路鋼管不爆裂。 電磁閥 也稱換向閥。指向主油缸活塞的上或下部供油換向。 O O O O O B P A

26、 油箱 下腔 進油 上腔如果P-A和B-O通，油進主油缸上腔，活塞下行加壓如果P-B和A-O通，油進主油缸下腔，活塞上行卸壓油缸 通常在壓力機上部，為單缸；也可在下部安裝，雙缸；也可在側面安裝，帶側壓。機架 固定和支撐油缸作用。單柱-懸臂；雙柱；四柱。壓力機公稱壓力：25T、45T、60T、100T、200T、500T等工作原理：啟動電源-齒輪泵和柱塞泵空轉，電磁閥P-A和B-O接通-手動打開油路閥門-齒輪泵供油為主，油經P-A進入油缸上腔，下腔油在壓力作用下經B-O進入油箱，活塞快速下行-壓快與模具接觸后，行程開關將齒輪泵關閉，柱塞泵打開，上腔油壓迅速提高，供油以柱塞泵為主，活塞慢速下行，加

27、壓-達到最大壓力，溢流閥作用，手動停止按鈕，保壓-手動退出按鈕，電磁閥換向，P-B和A-O接通，行程開關將齒輪泵打開，柱塞泵關閉，齒輪泵供油為主，油經P-B進入油缸下腔，上腔油在壓力作用下經A-O進入油箱，活塞快速上行卸壓-結束一個周期。如果有多個油缸，則將以主油缸帶動行程開關完成輔助油缸相應動作。 2 機械式壓力機主要有凸輪式和杠桿式。特點；自動化生產，壓力小，動作快，結構簡單，價格便宜，維修方便。凸輪式機械壓力機： 圖2-3 P31目前，應用最廣的DORST公司TPA壓力機。在傳統(tǒng)的壓力機結構上改進為：配有高精度模架，適應多臺階復雜零件生產；輔助液壓或氣動系統(tǒng)，對不等高制品的各高度壓制時進

28、行剛度調節(jié)；氣動系統(tǒng)的后壓“頂壓”調節(jié)，雙向壓制；氣動予載脫模，沉孔制品有效脫模等。* TPA自動壓力機TPA自動壓力機的基本結構TPA系列壓機的基本結構可以分為：傳動部分（主電機、皮帶輪、離合器、變速機、偏心齒輪、傳動軸、曲柄連桿、大拉桿）、上橫梁部分（上T型桿、位置調節(jié)機構、予載氣動裝置）、壓制機構部分（壓制橫梁、控制橫梁、支撐凸輪、頂壓機構、下T型桿）、下拉機構部分（下拉橫梁、下拉凸輪）、復位機構部分（復位油缸）、送料機構部分（四連桿、進給凸輪）、控制部分（PQC3、角度編碼器、配電箱）、可裝卸的模架和機身等九大部分。另外可根據(jù)用戶要求配置機械手等其他功能附件。設備技術性能性能項目性能參

29、數(shù)單位最大壓制壓力KN最大下拉壓力KN最大壓制位置輔助支撐力KN上沖頭行程mm上沖頭調節(jié)mm最大裝料高度mm最大壓制行程mm最大下拉行程mm最大頂壓行程mm沖程速度調節(jié)次min總負載KW氣動工作壓力.Mpa TPA壓力機結構圖主要運動及傳動原理的介紹1）上沖頭運動上沖頭運動是壓機的主傳動運動。它的傳動路線如下：主電機皮帶輪氣動離合器渦輪變速機傳動軸小齒輪帶偏心輪的大齒輪曲柄連桿大拉桿（作垂直運動）上橫梁上T型桿上沖頭的沖程運動。2）陰模運動陰模運動包括壓制運動、下拉運動、復位運動。壓制運動：由于曲柄連桿與大拉桿的連接銷是由壓制橫梁的兩端圓柱取代，所以曲柄連桿的運動也就帶動了壓制橫梁的運動；中心

30、軸與壓制橫梁是滑動配合而與控制橫梁是緊配合，上沖頭下行直至進入?？祝ǚ饪冢┑倪@段行程中壓制橫梁是沿中心軸滑動下行，只有壓制橫梁下行到壓迫控制橫梁時才帶動中心軸一起下行；中心軸上端上T型鍵與模架的下離合的T型鍵連接，下離合板通過四根導向桿與模板（陰模）相連，所以中心軸的下行帶動陰模的下行；由于運動都是由曲柄連桿的運動帶動的，所以此時上沖頭與陰模的運動都是同步的。下拉運動：進入壓制位置時，控制橫梁的兩個半月形滑塊坐落在支撐凸輪上，使陰模被支撐定位；壓制完成后，支撐凸輪由大半徑轉到小半徑，空出位置使陰?？梢岳^續(xù)下行；這時上沖頭開始回升，而主齒輪上的下拉凸輪卻壓迫下拉橫梁上半月形滑塊使之下行，下拉橫梁

31、與中心軸也是緊配合，所以帶動陰模繼續(xù)下行到脫出位置，使壓坯脫出。復位運動：壓坯脫出后，在復位油缸（TPA15/3）、氣缸（TPA50/3、TPA20/3）活塞或復位彈簧的作用下，使中心軸帶動陰模迅速回升，復位到裝料位置。3）頂壓運動頂壓運動是在壓制過程中，壓制橫梁內的蝶形彈簧或頂出裝置強迫控制橫梁提前到達支撐凸輪上，使陰模被支撐定位；此時，上沖頭并未到達下死點，所以繼續(xù)下行一個距離（即頂壓行程），上沖頭這個運動是從上往下對陰模作相對運動，來完成對壓坯的最后壓制。4）其他運動送料舟的運動是驅動副軸帶動進給凸輪使四連桿驅動送料舟前后運動；予載脫模運動是上T型壓桿內雙向氣缸（TPA6壓機是彈簧）的作

32、用而形成的。其他輔助運動大都是通過相應的輔助裝置來完成的。常見機械控制故障原因及處理故障原因處理陰?；貜筒坏窖b料位置1）模具復位裝置的密封環(huán)損失檢查并更換密封環(huán)2）模具復位的二位三通閥損壞檢查并更換二位三通閥3）TPA6的復位彈簧損壞檢查并更換復位彈簧壓制位置上陰?；靥?）壓制位置支撐用的滑墊磨損檢查并更換滑墊2）壓緊機構和壓緊滾子磨損檢查并更換滾子陰模達不到下拉位置下拉滑墊磨損檢查并更換滑墊潤滑油壓異常1）油的黏度低，流動性過高檢查并更換抗磨液壓油2）油泵的馬達停止檢查并更換保險絲3）吸管堵塞清洗吸管4）機內油溫太高加強通風、適當調低壓力開關的工作點潤滑濾油堵塞油過濾器芯子堵塞更換濾器芯子氣

33、壓異常壓縮空氣壓力不足檢查壓縮空氣壓力壓力過載壓制密度過大或重壓反轉讓上沖頭回升至脫模孔，將上沖頭相對位置升高至上死點，將過載制品壓出，再正轉調整杠桿式機械壓力機： 圖2-4 P33 3 摩擦壓力機摩擦壓力機是沖床改進的粉末壓力機 圖2-6 P352.2 冷等靜壓力機 CIP技術結構：受力架、高壓容器、高壓泵及管路 圖2-7 P35受力架 承受高壓容器兩端活塞壓力。安置在小車上。高壓容器 高壓缸體加上下活塞構成高壓泵 柱塞泵（油）和薄膜泵（氣）原理：利用液體或氣體在密封容器內壓應力傳遞特點，將粉體或壓坯用軟包套（橡膠或塑料）密封，置于傳力介質中，加壓而致密化。傳力介質：L、G、S L 水、礦物

34、油； G 氬氣、氮氣； S 橡膠、硬脂酸鋅普通物理認為，液體不可壓縮。實際上壓力超過50MPa，體積明顯減小，且壓力足夠大，液體出現(xiàn)凝固。（水400MPa成冰；礦物油600MPa凝固）。所以，通常使用冷等靜壓力300MPa，如果壓力需大于400MPa傳力介質用固體，大于1500MPa用鐵粉。濕袋等靜壓：粉末裝入軟模后，抽氣密封，直接裝入。軟模易污染粉末。干袋等靜壓：軟模放入母袋中，不與液體直接接觸。冷等靜壓產品特點：密度分布均勻。產品表面精度不高，粉末在軟模中分布難控制，壓坯外形不規(guī)則，必經過機加工，且產生較多切削料。也可將粉末在模具中預成形，再入軟模進行等靜壓加工。2.3 其他成形設備擠壓機

35、，注射成形機，粉末鍛造設備等。略第三章 燒結設備教學內容：鉬絲爐；真空爐；網帶式燒結爐。教學要求：掌握燒結爐結構、使用特點；掌握安全操作要點；了解事故處理方法。教學難點：重點真空爐結構、安全操作要點。教學安排：2課時習 題： 主要介紹鉬絲爐和真空燒結爐3.1 鉬絲爐 P43 圖3-2鉬絲爐的基本結構與管式氣體還原爐相似，只是發(fā)熱元件和爐管材質不同，且工藝溫度不同。為連續(xù)式作業(yè)爐。產量大，工藝成熟投資小，運行成本低，但產品尺寸受限制。此爐運行溫度為1500左右，屬于硬質合金燒結爐，采用氫氣保護氣氛。爐管材質是陶瓷材料（剛玉管），發(fā)熱元件是鉬絲。鉬絲特點：使用溫度1600?？寡趸芰懿?，550左

36、右空氣中加熱劇烈氧化成粉末。只能在H2等保護氣氛或真空下使用。制品所用舟材質為石墨。制品用氧化鋁加炭黑作填料支撐。3.2 真空爐 P43 圖3-3結構：爐體、水冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等 爐 體 水冷夾層（包括爐體、爐門），內層耐熱不銹鋼外層普通鋼板水冷系統(tǒng) 水冷爐門、爐體、進電極、電極導電管、羅茨泵等水可用自來水或循環(huán)水（冷卻塔）真空系統(tǒng) 真空泵（旋片泵，羅茨泵）、真空度表、管道和閥門 介紹旋片泵、羅茨泵、管道連接、閥門。加熱系統(tǒng) 變壓器、導電管、電極、發(fā)熱體 介紹進電極、發(fā)熱體控制系統(tǒng) 控制柜（電腦、電壓表、電流表、開關）、測溫熱電偶操作過程：1 開冷卻水2 啟動電源總開關3

37、啟動旋片泵4 觀察真空度，小于25MP，啟動羅茨泵5 檢查系統(tǒng)真空和水冷系統(tǒng)6 啟動加熱系統(tǒng)開關，進入工藝程序。7 觀察并記錄真空度、溫度、電流表、電壓表、水溫8 結束工藝程序，關閉加熱系統(tǒng)，隨爐冷卻9 溫度低于600，關閉羅茨泵和旋片泵10 溫度低于150，關閉冷卻水，打開進氣閥，出爐常見故障及措施：1 真空度不高原因 真空泵問題、管道漏氣問題、爐體漏氣（包括進電極和熱電偶密封）問題、超負荷進料等2 水溫較高 原因 水壓較低3 三對電流和電壓表異常（不平衡） 原因 發(fā)熱體連接間隙太大、發(fā)熱體斷裂、發(fā)熱體與炭氈短路4 溫度出現(xiàn)異常波動 原因 熱電偶已斷、熱電偶與發(fā)熱體短路5 產品異常 原因 如

38、果操作過程無異常，應判定工藝制訂有誤6 緊急事故處理停水 立即停電，關閉所有閥門（包括水閥門），密切觀察進電極，有條件送氬氣或氮氣；沒條件，準備真空封泥。突然來水，應緩慢開啟水閥門，直至水溫正常。停電 手動關閉所有真空系統(tǒng)閥門，停爐。來電后，采用快速升溫至原事故溫度，正常完成余下過程。 其他事故（漏氣、電壓電流表異常、溫度異常），均按停爐立即處理。 3.3 網帶式燒結爐與網帶式還原爐相似，只是溫度控制不同。圖1-6 P7網帶為封閉的能循環(huán)轉動的耐熱不銹鋼履帶。只能應用于鐵銅基制品的燒結爐。溫度控制在1200以下。第四章 熱狀態(tài)致密化設備教學內容：加壓燒結爐、熱壓設備、熱靜壓力機。教學要求：了解

39、熱狀態(tài)致密化設備。教學難點：無難點。教學安排：2課時習 題： 4.1 加壓燒結爐 圖4-1 P51典型用途是生產金剛石砂輪。同時加熱和加壓，利用電阻絲加熱至燒結溫度，金剛石層致密化同時與鋼基體焊接。每套間用石墨板相隔。金剛石砂輪有濃度和粒度指標。4.2 熱壓機 圖4-2 P53典型用途是生產大型特殊的硬質合金制品、較大密度較高的鐵銅基制品、金剛石制品等。有兩種形式：電阻加熱式和感應加熱式熱壓石墨是加熱元件也是模具。三高石墨-高強度、高密度、高純度。4.3 熱等靜壓機 HIP技術設備原理與冷等靜壓相似。但是在熱狀態(tài)，故有加熱裝置。 圖4-5 P55加熱方式有內熱和外熱，加壓介質為惰性氣體。工藝操

40、作： 1 先壓后升溫 進料-抽氣后充氬-加壓（充氬）-升溫-保溫保壓-卸壓降溫 2 先升溫后壓 進料-抽氣后充氬-低壓升溫-加壓充氬-保溫保壓- 卸壓降溫 3 同時升溫加壓 進料-抽氣-充氬升溫-保溫保壓-卸壓降溫第五章 輔助設備教學內容：教學要求： 教學難點：教學安排：習 題： 工藝流程和性質不同，配置的生產設備會有區(qū)別。硬質合金生產傳統(tǒng)工藝流程：原料-混合（濕磨）-干燥 -摻膠-制粒-壓制-脫膠-燒結-毛坯-清理入庫 配置設備： 原料 還原爐、碳化爐 濕磨 球蘑機 50L 180L 干燥 振動干燥機 摻膠 螺旋混料機 15KG 制粒 擦碎篩、制粒機 壓制 壓力機脫膠 脫膠爐 燒結 燒結爐

41、清理 噴砂機目前常用硬質合金生產工藝流程：原料-濕磨-噴霧干燥-壓制-（脫膠）-燒結-毛坯-清理入庫 配置設備： 原料 還原爐、碳化爐 濕磨 可傾式球蘑機 干燥 噴霧干燥塔 壓制 壓力機燒結 真空脫膠燒結一體爐 清理 噴砂機、鈍化處理機、微波清理機鐵銅基制品生產工藝流程： 原料-混料-壓制-燒結-（復壓復燒）-熱處理-整形-侵油-包裝入庫 配置設備： 原料 還原爐 混料 圓桶混料機、Y型混料機 壓制 壓力機 燒結 履帶式燒結爐熱處理 井式熱處理爐、井式滲碳爐整形 壓力機第二部分 粉末冶金車間設計第六章 概 述重點內容：工廠設計目的、設計任務書解讀。教學要求：掌握工廠設計目的、設計任務書內容。教

42、學難點：無難點。教學安排：1課時習 題： P11 1-1,1-6,1-15工業(yè)設計或稱工廠設計6.1 設計的目的和任務目的 建立在先進技術基礎上，以擴大生產，滿足社會需求為目的。 任務 依據(jù)上級確定的任務書，完成下面內容（整體設計所交資料）。 工廠設計任務書 工廠設計可行性報告（附市場調查報告）工廠設計說明書（水文地質報告、工廠位置圖、工廠布置平面圖、建筑施工圖、電氣布置圖、采暖通風圖、設備安裝圖、自制設備結構零件圖等）要求 投資少，建廠快，布局合理，技術指標先進，效益高。6.2 設計的依據(jù)工廠設計是根據(jù)上級部門確定的任務書進行任務書內容包括：1 產品要求（種類、性能），生產規(guī)模，生產方案2

43、原輔材料及能源等供應及來源3 廠址選擇（地區(qū)條件）4 勞動力來源，定員及生活條件保障5 投資方案及控制6 應達到的技術經濟效益指標水平7 環(huán)保要求6.3 工廠設計程序設計單位承接的設計任務應指定工程設計負責人，組成設計組。完成設計任務分幾個階段進行，既初步設計、技術設計、施工設計。1 初步設計 是報批材料。按設計任務書內容進行初步設計和概算。概算投資的合理性，對基本的技術問題作出決策。將設計和概算內容、決策決定、相關圖紙編成設計說明書。2 技術設計 對初步設計的概算進行更詳細的準確計算；完善技術細節(jié)。3 施工設計 將技術設計內容轉變?yōu)榫唧w施工文件和圖紙。包括：房屋建筑；設備制作；設備安裝；電氣

44、、給排水、采暖通風、除塵等系統(tǒng)安裝。第七章 可行性研究重點內容：可行性研究的重要性、可行性報告。教學要求：了解可行性報告格式內容。教學難點：無難點。教學安排：2課時習 題： P11 1-1,1-6,1-157.1 可行性研究的重要性可行性研究是對設計項目進行全面的調查，并作出科學性綜合論證。是編制設計任務書的依據(jù)。在設計項目的投資決策和運作建設中十分重要重要。將以報告的形式呈現(xiàn)。投資決策： 設計項目的可行性注重的是：資源情況；市場條件；投資效果；可持續(xù)性。要決策的是投資地點、投資規(guī)模、可持續(xù)發(fā)展。市場經濟下，投資是多元的（國家、地方、企業(yè)、個人）。投資方根據(jù)可行性報告的評價，決定是否投資。所以

45、它是項目建設單位的決策性文件。運作建設： 是確定建設項目，編制設計任務書的基礎 是建設項目用地的依據(jù)（國土局） 是貸款依據(jù)（銀行） 是申請建設執(zhí)照的依據(jù)（消防、環(huán)保、工商、稅務等） 是簽定合同的依據(jù)（投資、銷售、合作、責任、申請高新技術等）7.2 可行性研究報告內容1 項目總論 項目背景，規(guī)模，研究結論，主要技經指標，建議。2 項目背景與發(fā)展概論 背景提出，發(fā)展概況，投資的必要性。3 市場分析與建設規(guī)模 市場調查和預測，產品方案，建設規(guī)模。 4 建設條件與廠址選擇 資源和原材料區(qū)域條件，地區(qū)選擇，地址選擇。 5 工廠技術方案 項目組成，生產方案，平面布置，工程建筑。 6 環(huán)保與勞動安全 地區(qū)環(huán)

46、境狀況，項目的污染源、污染物，環(huán)保標準，治理方案，環(huán)保投資。 7 企業(yè)組織與勞動定員 組織機構，定員，培訓。 8 項目實施進度安排 分階段項目進度表，費用。 9 投資估算與資金籌措 總投資估算，投資使用計劃，資金籌措。 10 財務分析 生產成本概算，盈利測算，還貸測算，主要技術經濟指標。 11 研究結論和建議 12 附件 財務表，平面布置圖，工廠位置圖。 * 附件：企業(yè)合資可行性研究報告（范本）第一章 概況合資企業(yè)名稱 地址 中方負責人 外方負責人 1 合營的由來 中方企業(yè)生產歷史及尋求外資合營目的2 項目主辦人簡介 中方企業(yè)地理、設施、生產能力、技術力量、能源條件。 外方企業(yè)生產情況、技術力

47、量、國際地位。第二章 合營目標1 合營模式、規(guī)模 總投資額和注冊資本，雙方投資比例及投資方式。2 工藝過程 工藝流程，產品綱領。3 市場預測 市場銷售情況。（附國內外市場供應情況調查報告）4 銷售方案銷售計劃、渠道、責任。第三章 合資企業(yè)組成方案董事會組成；企業(yè)辦事機構組成；公司定員及培訓；工資分配。第四章 生產原料供應方案主要原料需求及供應渠道；水、電、燃料消耗和解決；包裝材料；生產能力的預算計劃。第五章 安全和環(huán)保 污染源；污染物；環(huán)保標準；環(huán)保投資計劃。第六章 技術經濟分析 技術的合理性與可實現(xiàn)性。第七章 實施計劃 土建籌備；廠房交付使用；設備安裝調試時間；投廠產時間。第八章 財務分析

48、設計能力；總投資費用；資金籌措；生產經營成本；財務分析表。第八章 廠址選擇與總平面圖重點內容：工廠廠址選擇、工廠平面布置圖。教學要求：了解工廠廠址選擇、工廠平面布置圖。教學難點：無難點。教學安排：1課時習 題： P11 1-1,1-6,1-158.1 廠址選擇它是一門綜合性課題。 參加人員：領導、專業(yè)人員、有各方面特長人員。主要考慮問題：土地價格；工業(yè)布局；資源（水、電、運輸、人力）；環(huán)境；風水等。8.2 總平面圖以設計數(shù)據(jù)為依據(jù)，考慮各車間的相互關系、重要性、工廠物流方向、工業(yè)污染、后續(xù)發(fā)展等，決定各車間位置，構成總平面圖。第九章 車間工藝設計重點內容：工藝設計說明書格式內容、生產方案選擇、物料平衡計算、設備選擇、勞動組織、技術經濟概算、過程控制與質量檢查、車間平面布置。教學要求：掌握設計說明書格式內容、生產方案選擇、物料平衡計算過程、設備選擇方法、勞動定額、成本概算、過程控制與質量檢查內容、車間平面布置。教學難點：工序工藝規(guī)程、過程控制與質量檢查內容、車間平面布置。教學安排：8課時習 題： P11 1-1,1-6,1-159.1 車間工藝設計說明書是工廠初步設計內一個獨立車間