粉末冶金成型教程

1、粉末冶金成形粉末冶金成形 1 1 粉末冶金基礎(chǔ)粉末冶金基礎(chǔ) 2 2 粉末冶金模具粉末冶金模具3 3 常用粉末冶金材料簡(jiǎn)介常用粉末冶金材料簡(jiǎn)介4 4 粉末冶金制品結(jié)構(gòu)工藝性粉末冶金制品結(jié)構(gòu)工藝性 返回返回5 5 粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展 粉末冶金粉末冶金是以金屬粉末是以金屬粉末( (或金屬粉末與非金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末的混合物的混合物) )為原料，通過成形、燒結(jié)或熱成形制成金屬為原料，通過成形、燒結(jié)或熱成形制成金屬制品或材料的一種冶金工藝技術(shù)。粉末冶金生產(chǎn)工藝與制品或材料的一種冶金工藝技術(shù)。粉末冶金生產(chǎn)工藝與陶瓷制品的生產(chǎn)工藝類似，因此人們又常常稱粉末冶金陶瓷制品的生產(chǎn)工

2、藝類似，因此人們又常常稱粉末冶金方法為方法為“金屬陶瓷法金屬陶瓷法”。 粉末冶金材料或制品種類較多，主要有粉末冶金材料或制品種類較多，主要有: : 難熔金屬及其合金（如鎢、鎢難熔金屬及其合金（如鎢、鎢鉬合金）；鉬合金）； 組元彼此不相溶、熔點(diǎn)十分懸殊的特殊性能材料組元彼此不相溶、熔點(diǎn)十分懸殊的特殊性能材料（如鎢（如鎢銅合金型電觸頭材料）；銅合金型電觸頭材料）； 難熔的化合物和金屬組成的各種復(fù)合材料（如硬質(zhì)難熔的化合物和金屬組成的各種復(fù)合材料（如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷）等。合金、金屬陶瓷）等。粉末冶金的特點(diǎn)：粉末冶金的特點(diǎn)：1）某些特殊性能材料的唯一制造方法；）某些特殊性能材料的唯一制造方法；2）可

3、直接制出尺寸準(zhǔn)確，表面光潔的零件，是少甚至無）可直接制出尺寸準(zhǔn)確，表面光潔的零件，是少甚至無切削生產(chǎn)工藝；切削生產(chǎn)工藝；3 3）節(jié)約材料和加工工時(shí)，成本低。）節(jié)約材料和加工工時(shí)，成本低。 4）制品強(qiáng)度較低；）制品強(qiáng)度較低；5）流動(dòng)性較差，形狀受限制；）流動(dòng)性較差，形狀受限制；6）壓制成形的壓強(qiáng)較高，制品尺寸較??；）壓制成形的壓強(qiáng)較高，制品尺寸較小；7）壓模成本較高。）壓模成本較高。第第1 1節(jié)節(jié) 粉末冶金基礎(chǔ)粉末冶金基礎(chǔ) 粉末冶金的主要工序有粉末冶金的主要工序有粉末制備、粉末預(yù)處理、成形、粉末制備、粉末預(yù)處理、成形、燒結(jié)及后處理燒結(jié)及后處理等。粉末冶金材料或制品的工藝流程如圖等。粉末冶金材料或

4、制品的工藝流程如圖5-5-1 1所示。所示。5.1.1 5.1.1 粉末性能和粉末制備粉末性能和粉末制備5.1.1.1 5.1.1.1 粉末性能粉末性能 固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同分成固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同分成致密體、粉末體和膠體致密體、粉末體和膠體三類三類。 致密體或常說的固體致密體或常說的固體：粒徑在粒徑在l l 以上以上； 膠體微粒膠體微粒： 0.1 0.1 以下以下； 粉末體或簡(jiǎn)稱粉末粉末體或簡(jiǎn)稱粉末：介于二者之間介于二者之間。mmm 金屬粉末的性能對(duì)其金屬粉末的性能對(duì)其成形和燒結(jié)過程以及制品的質(zhì)量成形和燒結(jié)過程以及制品的質(zhì)量都有重大影響。金屬粉末的性能可以用化學(xué)成分、物理性都有重大影響。

5、金屬粉末的性能可以用化學(xué)成分、物理性能和工藝性能來表征。能和工藝性能來表征。 1. 1. 粉末的化學(xué)成分粉末的化學(xué)成分 粉末的化學(xué)成分一般是指主要金屬或組元的含量、雜粉末的化學(xué)成分一般是指主要金屬或組元的含量、雜質(zhì)或夾雜質(zhì)或夾雜物物的含量以及氣體的含量的含量以及氣體的含量。 金 屬 或 合 金 粉 末 中 的 主 要 金 屬 含 量 都 不 能 低 于金 屬 或 合 金 粉 末 中 的 主 要 金 屬 含 量 都 不 能 低 于98%98% 99%99%。 粉末中的雜質(zhì)主要指：粉末中的雜質(zhì)主要指：1 1）與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬或非金屬）與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬

6、或非金屬成分，如還原鐵粉中的硅、錳、碳、硫、磷、氧等；成分，如還原鐵粉中的硅、錳、碳、硫、磷、氧等；2 2）從原料和粉末生產(chǎn)過程中帶進(jìn)的機(jī)械夾雜，如二氧化硅、）從原料和粉末生產(chǎn)過程中帶進(jìn)的機(jī)械夾雜，如二氧化硅、三氧化二鋁、硅酸鹽、難熔金屬或碳化物等酸不溶物三氧化二鋁、硅酸鹽、難熔金屬或碳化物等酸不溶物。3）粉末表面吸附的氧、水汽和其他氣體粉末表面吸附的氧、水汽和其他氣體（N 2、CO2）。2.2.粉末的物理性能粉末的物理性能 粉末的物理性能：粉末的物理性能：粉末顆粒大小和粒度組成、粉末顆粉末顆粒大小和粒度組成、粉末顆粒形狀與結(jié)構(gòu)、顯微硬度、粉末比表面、粉末真密度以及粒形狀與結(jié)構(gòu)、顯微硬度、粉末

7、比表面、粉末真密度以及粉末顆粒的晶格狀態(tài)。在技術(shù)條件中，通常只規(guī)定各級(jí)粉粉末顆粒的晶格狀態(tài)。在技術(shù)條件中，通常只規(guī)定各級(jí)粉末顆粒的百分含量末顆粒的百分含量粒度組成或篩分組成粒度組成或篩分組成 。1 1）顆粒形狀：）顆粒形狀：主要由粉末的生產(chǎn)方法決定，同時(shí)也與物質(zhì)主要由粉末的生產(chǎn)方法決定，同時(shí)也與物質(zhì)的分子或原子排列的結(jié)晶幾何學(xué)因素有關(guān)；決定粉末工藝的分子或原子排列的結(jié)晶幾何學(xué)因素有關(guān)；決定粉末工藝性能。性能。2 2）粒度組成：）粒度組成：指不同粒度的顆粒占全部粉末的百分含量，指不同粒度的顆粒占全部粉末的百分含量，又稱粒度分布。又稱粒度分布。3 3）粉末比表面：）粉末比表面：指每克粉末所具有的總

8、表面積，通常用指每克粉末所具有的總表面積，通常用cmcm2 2/g/g或或m m2 2/g/g表示。表示。 3.3.粉末的工藝性能粉末的工藝性能 粉末的工藝性能用粉末的松裝密度、粉末的工藝性能用粉末的松裝密度、流動(dòng)性、壓縮性流動(dòng)性、壓縮性與成形性與成形性來表征。來表征。1 1）松裝密度）松裝密度是指粉末試樣自然地充填規(guī)定的容器時(shí)，單是指粉末試樣自然地充填規(guī)定的容器時(shí)，單位體積內(nèi)粉末的質(zhì)量，單位為位體積內(nèi)粉末的質(zhì)量，單位為g gcmcm3 3。2 2）流動(dòng)性）流動(dòng)性是是50g50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時(shí)間，粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時(shí)間，單位為單位為s s50g50g，其倒數(shù)是單位

9、時(shí)間內(nèi)流出粉末的重量，俗，其倒數(shù)是單位時(shí)間內(nèi)流出粉末的重量，俗稱為流速。稱為流速。3 3）壓縮性）壓縮性代表粉末在壓制過程中被壓緊的能力，通常以代表粉末在壓制過程中被壓緊的能力，通常以在規(guī)定單位壓力下粉末的壓坯密度表示。在規(guī)定單位壓力下粉末的壓坯密度表示。4 4）成形性）成形性是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，通常用粉末得以成形所需的最小單位壓制力表示或用壓坯通常用粉末得以成形所需的最小單位壓制力表示或用壓坯強(qiáng)度來表示。強(qiáng)度來表示。5.1.1.2 5.1.1.2 粉末的制備粉末的制備 金屬粉末的制取方法可分成兩大類：機(jī)械法和物理化金屬粉末的制取方法

10、可分成兩大類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。學(xué)法。 機(jī)械法機(jī)械法是將原材料磨碎成粉而不改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成是將原材料磨碎成粉而不改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分的方法。如將金屬切削成粉末顆粒；把金屬研磨成粉末；分的方法。如將金屬切削成粉末顆粒；把金屬研磨成粉末；液態(tài)金屬的制粒和霧化。液態(tài)金屬的制粒和霧化。 物理化學(xué)法物理化學(xué)法是在制取粉末過程中，使原材料受到化學(xué)是在制取粉末過程中，使原材料受到化學(xué)或物理的作用，而使其化學(xué)成分和集聚狀態(tài)發(fā)生變化的工或物理的作用，而使其化學(xué)成分和集聚狀態(tài)發(fā)生變化的工藝過程。還原金屬氧化物、電解水溶液或熔鹽、熱離解藝過程。還原金屬氧化物、電解水溶液或熔鹽、熱離解羰羰基化合物、冷凝金屬蒸汽、

11、晶間腐蝕和電腐蝕法等。物理基化合物、冷凝金屬蒸汽、晶間腐蝕和電腐蝕法等。物理化學(xué)制粉法是以還原和離解等化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的。化學(xué)制粉法是以還原和離解等化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的。 工業(yè)上普遍采用的有：工業(yè)上普遍采用的有：氧化物還原法、電解法、熱離解氧化物還原法、電解法、熱離解法、球磨法、渦旋研磨法、霧化法法、球磨法、渦旋研磨法、霧化法。 5.1.2 5.1.2 粉末的成形粉末的成形 5.1.2.1 5.1.2.1 成形方法成形方法 成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的壓坯。粉末冶金常具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的壓坯。

12、粉末冶金常用用的成形方法如的成形方法如下下所示所示。模壓成形是最基本方法。模壓成形是最基本方法。 松裝燒結(jié)松裝燒結(jié)粉漿澆注粉漿澆注模壓成形模壓成形熱壓成形熱壓成形等靜壓成形等靜壓成形軋制成形軋制成形離心成形離心成形擠壓成形擠壓成形爆炸成形爆炸成形成形成形無壓成形無壓成形加壓成形加壓成形1.1.粉末預(yù)處理粉末預(yù)處理 預(yù)處理包括：預(yù)處理包括：粉末退火，篩分，混合，制粒，加潤滑劑粉末退火，篩分，混合，制粒，加潤滑劑等。等。 粉末的預(yù)先退火粉末的預(yù)先退火可使氧化物還原，降低碳和其他雜質(zhì)可使氧化物還原，降低碳和其他雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；同時(shí)，還能消除粉末的加工硬的含量，提高粉末的純度；同時(shí)，還能消

13、除粉末的加工硬化、穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)化、穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu) 。 篩分篩分的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進(jìn)行分級(jí)。的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進(jìn)行分級(jí)。 混合混合一般是指將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合一般是指將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻的過程均勻的過程?；旌峡刹捎??；旌峡刹捎脵C(jī)械法和化學(xué)法機(jī)械法和化學(xué)法。 制粒制粒是將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F(tuán)粒的工序，以是將小顆粒的粉末制成大顆粒或團(tuán)粒的工序，以此來改善粉末的流動(dòng)性。此來改善粉末的流動(dòng)性。 5.1.2.2 5.1.2.2 壓制成形壓制成形2.2.壓制成形壓制成形 壓模壓制是將置于壓模內(nèi)的松散粉壓模壓制是將置于壓模內(nèi)的松散

14、粉末施加一定的壓力后，成為具有一定末施加一定的壓力后，成為具有一定尺寸、形狀和一定密度、強(qiáng)度的壓坯，尺寸、形狀和一定密度、強(qiáng)度的壓坯，如圖如圖5-25-2是壓模示意圖。是壓模示意圖。 粉末的壓縮過程一般采用壓坯密粉末的壓縮過程一般采用壓坯密度度成形壓力曲線來表示，如圖成形壓力曲線來表示，如圖5-35-3所示。壓坯密度變化分為三個(gè)階段。所示。壓坯密度變化分為三個(gè)階段。滑動(dòng)階段滑動(dòng)階段：在壓力作用下粉末顆粒發(fā)：在壓力作用下粉末顆粒發(fā)生相對(duì)位移，填充孔隙，壓坯密度隨生相對(duì)位移，填充孔隙，壓坯密度隨壓力增加而急劇增加；壓力增加而急劇增加；二是二是粉末體出粉末體出現(xiàn)壓縮阻力，即使再加壓其孔隙度不現(xiàn)壓縮阻

15、力，即使再加壓其孔隙度不能再減少，密度不隨壓力增高而明顯能再減少，密度不隨壓力增高而明顯變化；變化；三是三是當(dāng)壓力超過粉末顆粒的臨當(dāng)壓力超過粉末顆粒的臨界壓力時(shí)，粉末顆粒開始變形，從而界壓力時(shí)，粉末顆粒開始變形，從而使其密度又隨壓力增高而增加。使其密度又隨壓力增高而增加。 圖圖5-2 模壓示意圖模壓示意圖 圖圖5-3 壓坯密度與壓力壓坯密度與壓力 壓坯密度分布不均勻：壓坯密度分布不均勻：用石墨粉作隔層的單向壓制實(shí)用石墨粉作隔層的單向壓制實(shí)驗(yàn)，得到如圖驗(yàn)，得到如圖5-45-4所示的壓坯形狀，各層的厚度和形狀均發(fā)所示的壓坯形狀，各層的厚度和形狀均發(fā)生了變化，由圖生了變化，由圖5-55-5可知在任何

16、垂直面上，上層密度比下層可知在任何垂直面上，上層密度比下層密度大；在水平面上，接近上模沖的斷面的密度分布是兩密度大；在水平面上，接近上模沖的斷面的密度分布是兩邊大，中間?。欢h(yuǎn)離上模沖的截面的密度分別是中間大，邊大，中間小；而遠(yuǎn)離上模沖的截面的密度分別是中間大，兩邊小。兩邊小。 因?yàn)榉勰w在壓模內(nèi)受力后向各個(gè)方向流動(dòng)，于是引因?yàn)榉勰w在壓模內(nèi)受力后向各個(gè)方向流動(dòng)，于是引起垂直于壓模壁的側(cè)壓力。側(cè)壓力引起摩擦力，會(huì)使壓坯起垂直于壓模壁的側(cè)壓力。側(cè)壓力引起摩擦力，會(huì)使壓坯在高度方向存在明顯的壓力降。在高度方向存在明顯的壓力降。 a) 壓制前壓制前 b) 壓制后壓制后圖圖5-4 用石墨粉作隔層的單向

17、壓坯用石墨粉作隔層的單向壓坯 a）單向壓制）單向壓制 b) 雙向壓制雙向壓制 圖圖5-5 壓坯密度沿高度分布圖壓坯密度沿高度分布圖 為了改善壓坯密度的不均勻性，一般采取以下措施：為了改善壓坯密度的不均勻性，一般采取以下措施： 1）減小摩擦力：）減小摩擦力：模具內(nèi)壁上涂抹潤滑油或采用內(nèi)壁更光模具內(nèi)壁上涂抹潤滑油或采用內(nèi)壁更光潔的模具；潔的模具；2）采用雙向壓制）采用雙向壓制以改善壓坯密度分布的不均勻性，如圖以改善壓坯密度分布的不均勻性，如圖5-5所示；所示；3）模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量降低高徑比）模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量降低高徑比。 粉末的壓制一般在普通機(jī)械式壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。粉末的壓制一般在普通機(jī)械式壓力機(jī)或

18、液壓機(jī)上進(jìn)行。常用的壓力機(jī)噸位一般為常用的壓力機(jī)噸位一般為5005005000kN5000kN。 如如圖圖5-65-6為雙向壓制襯套的為雙向壓制襯套的4 4個(gè)工步示意圖個(gè)工步示意圖。 5.1.3 5.1.3 燒結(jié)燒結(jié) 燒結(jié)燒結(jié)是將壓坯按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段是將壓坯按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段時(shí)間，使壓坯獲得一定的物理及力學(xué)性能的工序時(shí)間，使壓坯獲得一定的物理及力學(xué)性能的工序。 燒結(jié)機(jī)理燒結(jié)機(jī)理：粉末的表面能大，結(jié)構(gòu)缺陷多，處于活性狀：粉末的表面能大，結(jié)構(gòu)缺陷多，處于活性狀態(tài)的原子也多，它們力圖把本身的能量降低。將壓坯加熱到態(tài)的原子也多，它們力圖把本身的能量降低。將壓坯加熱

19、到高溫，為粉末原子所高溫，為粉末原子所儲(chǔ)儲(chǔ)存的能量釋放創(chuàng)造了條件，由此引起存的能量釋放創(chuàng)造了條件，由此引起粉末物質(zhì)的遷移，使粉末體的接觸面積增大，導(dǎo)致孔隙減少，粉末物質(zhì)的遷移，使粉末體的接觸面積增大，導(dǎo)致孔隙減少，密度增高，強(qiáng)度增加，形成了燒結(jié)。密度增高，強(qiáng)度增加，形成了燒結(jié)。 固相燒結(jié)固相燒結(jié)：燒結(jié)發(fā)生在低于其組成成分熔點(diǎn)的溫度燒結(jié)發(fā)生在低于其組成成分熔點(diǎn)的溫度，如，如普通鐵基粉末冶金軸承燒結(jié)普通鐵基粉末冶金軸承燒結(jié)。 液相燒結(jié)液相燒結(jié)：燒結(jié)發(fā)生在兩種組成成分熔點(diǎn)之間燒結(jié)發(fā)生在兩種組成成分熔點(diǎn)之間。如。如硬質(zhì)硬質(zhì)合金與金屬陶瓷制品的燒結(jié)合金與金屬陶瓷制品的燒結(jié)。液相燒結(jié)時(shí)，在液相表面張力液相

20、燒結(jié)時(shí)，在液相表面張力的作用下，顆粒相互靠緊，故燒結(jié)速度快、制品強(qiáng)度高的作用下，顆粒相互靠緊，故燒結(jié)速度快、制品強(qiáng)度高。 燒結(jié)時(shí)的燒結(jié)時(shí)的影響影響因素因素：燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和大氣環(huán)境，燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和大氣環(huán)境，粉末材料、顆粒尺寸及形狀、表面特性以及壓制壓力等粉末材料、顆粒尺寸及形狀、表面特性以及壓制壓力等。 常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛見表常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛見表5-15-1。燒。燒結(jié)溫度過高或時(shí)間過長，都會(huì)使壓坯歪曲和變形，其晶粒結(jié)溫度過高或時(shí)間過長，都會(huì)使壓坯歪曲和變形，其晶粒亦大，產(chǎn)生所謂亦大，產(chǎn)生所謂“過燒過燒”的廢品；如燒結(jié)溫度過低或時(shí)間的廢品；如燒結(jié)溫

21、度過低或時(shí)間過短，則產(chǎn)品的結(jié)合強(qiáng)度等性能達(dá)不到要求，產(chǎn)生所謂過短，則產(chǎn)品的結(jié)合強(qiáng)度等性能達(dá)不到要求，產(chǎn)生所謂“欠燒欠燒”的廢品。的廢品。 粉冶材料粉冶材料鐵基制品鐵基制品銅基制品銅基制品硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金不銹鋼不銹鋼磁性材料磁性材料(F(Fe e-N-Ni i- -C C0 0) )鎢、鋁、鎢、鋁、釩釩燒結(jié)溫?zé)Y(jié)溫度度10501050 20002000700700 9009001350 1350 1550155012501250120012001700 1700 33003300燒結(jié)氣氛燒結(jié)氣氛發(fā)生爐煤發(fā)生爐煤氣，分解氣，分解氨氨分解氨，分解氨，發(fā)生爐煤發(fā)生爐煤氣氣真空、氫真空、氫氫氫氫、真空氫

22、、真空氫氫表表5-1 5-1 常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛 5.1.4 5.1.4 后處理后處理 后處理的方法按其目的不同，有以下幾種：后處理的方法按其目的不同，有以下幾種：1 1）為提高制件的物理及力學(xué)性能，為提高制件的物理及力學(xué)性能，方法有：復(fù)壓、復(fù)燒、方法有：復(fù)壓、復(fù)燒、浸油、熱鍛與熱復(fù)壓、熱處理及化學(xué)熱處理。浸油、熱鍛與熱復(fù)壓、熱處理及化學(xué)熱處理。2 2）為改善制件表面的耐腐蝕性，為改善制件表面的耐腐蝕性，方法有：水蒸方法有：水蒸氣氣處理、磷處理、磷化處理、電鍍等。化處理、電鍍等。3 3）為提高制件的形狀與尺寸精度，為提高制件的形狀與尺寸精度

23、，方法有：精整、機(jī)械加方法有：精整、機(jī)械加工等。工等。4 4）熔滲處理，）熔滲處理，它是將低熔點(diǎn)金屬或合金滲入到多孔燒結(jié)制它是將低熔點(diǎn)金屬或合金滲入到多孔燒結(jié)制作的孔隙中去，以增加燒結(jié)件的密度、強(qiáng)度、塑性或沖擊作的孔隙中去，以增加燒結(jié)件的密度、強(qiáng)度、塑性或沖擊韌度。韌度。 第第2 2節(jié)節(jié) 粉末冶金模具粉末冶金模具 粉末冶金模具主要是指在粉末壓制成形、燒結(jié)、后處粉末冶金模具主要是指在粉末壓制成形、燒結(jié)、后處理等工序中所用到的模具理等工序中所用到的模具。 根據(jù)用途可分為根據(jù)用途可分為：壓模、精整模、復(fù)壓模、鍛模、擠壓：壓模、精整模、復(fù)壓模、鍛模、擠壓模、熱壓模、等靜壓模、粉漿澆鑄模、松裝燒結(jié)模等。

24、模、熱壓模、等靜壓模、粉漿澆鑄模、松裝燒結(jié)模等。 按制作材料又可分為按制作材料又可分為：鋼模、硬質(zhì)合金模、石墨模、塑：鋼模、硬質(zhì)合金模、石墨模、塑料橡皮模和石膏模等。料橡皮模和石膏模等。 在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是壓制、精整、復(fù)壓和鍛造在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是壓制、精整、復(fù)壓和鍛造用的鋼模及硬質(zhì)合金模。本節(jié)重點(diǎn)介紹壓模的幾種常見類用的鋼模及硬質(zhì)合金模。本節(jié)重點(diǎn)介紹壓模的幾種常見類型。型。5.2.1 5.2.1 單向壓模單向壓模 單向壓模單向壓模在壓制過程中，相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的只有一在壓制過程中，相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的只有一個(gè)模沖，或是上模沖或是下模沖。如圖個(gè)模沖，或是上模沖或是下模沖。如圖5-7是壓

25、制軸套類是壓制軸套類壓坯的單向手動(dòng)壓模，其基本組成部分有陰模、上模沖、壓坯的單向手動(dòng)壓模，其基本組成部分有陰模、上模沖、下模沖和芯桿。下模沖和芯桿。一般只用來生產(chǎn)高度不大（高徑比一般只用來生產(chǎn)高度不大（高徑比H/D1）、形狀簡(jiǎn)單的零件）、形狀簡(jiǎn)單的零件 。圖圖5-7 單向手動(dòng)壓模單向手動(dòng)壓模5.2.2 5.2.2 雙向壓模雙向壓模 雙向壓制的特點(diǎn)是：雙向壓制的特點(diǎn)是：上下模沖相對(duì)陰模都有移上下模沖相對(duì)陰模都有移動(dòng)，模腔內(nèi)粉末體受到兩動(dòng)，模腔內(nèi)粉末體受到兩個(gè)方向的壓縮，或下模沖個(gè)方向的壓縮，或下模沖固定不動(dòng)，由上模沖和陰固定不動(dòng)，由上模沖和陰模對(duì)著下模沖做不同距離模對(duì)著下模沖做不同距離的移動(dòng)，實(shí)

26、現(xiàn)雙向壓制。的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙向壓制。如圖如圖5-85-8所示為壓制套類所示為壓制套類壓坯的雙向手動(dòng)壓模。壓坯的雙向手動(dòng)壓模。 一般用來生產(chǎn)實(shí)體類一般用來生產(chǎn)實(shí)體類壓坯的高徑比壓坯的高徑比H HD D1 1或或管套類壓坯的高度與壁厚管套類壓坯的高度與壁厚之比之比H HT T3 3的零件。的零件。 圖圖5-8 雙向手動(dòng)壓模雙向手動(dòng)壓模 5.2.3 5.2.3 摩擦芯桿壓模摩擦芯桿壓模 摩擦芯桿壓模壓制特點(diǎn)：摩擦芯桿壓模壓制特點(diǎn)：芯桿芯桿和上模沖同速同向?qū)χ潭ǖ年幒蜕夏_同速同向?qū)χ潭ǖ年幠：拖履_移動(dòng)壓縮粉末體，或模和下模沖移動(dòng)壓縮粉末體，或者是陰模和上模沖同速同向?qū)χ呤顷幠：蜕夏_同速同向?qū)?/p>

27、著固定的芯桿和下模沖運(yùn)動(dòng)壓縮粉固定的芯桿和下模沖運(yùn)動(dòng)壓縮粉末體末體。如。如圖圖5-95-9所示為套類零件摩所示為套類零件摩擦芯桿浮動(dòng)壓模。擦芯桿浮動(dòng)壓模。 一般用于壓制較長的薄壁套一般用于壓制較長的薄壁套類零件的壓坯。類零件的壓坯。 圖圖5-9 摩擦芯桿浮動(dòng)壓模摩擦芯桿浮動(dòng)壓模 組合壓模是幾種壓制方式（如單向壓制、雙向壓組合壓模是幾種壓制方式（如單向壓制、雙向壓制和摩擦芯桿壓制等）及其壓模結(jié)構(gòu)的綜合運(yùn)用。即在制和摩擦芯桿壓制等）及其壓模結(jié)構(gòu)的綜合運(yùn)用。即在設(shè)計(jì)壓制模具時(shí)，綜合各種壓模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)成多設(shè)計(jì)壓制模具時(shí)，綜合各種壓模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)成多種形狀的組合模沖來完成復(fù)雜零件的壓制成形工序

28、，并種形狀的組合模沖來完成復(fù)雜零件的壓制成形工序，并采取幾種壓制方式綜合運(yùn)用來保證壓坯質(zhì)量；采取幾種壓制方式綜合運(yùn)用來保證壓坯質(zhì)量；所以，組所以，組合壓模是形式最多且應(yīng)用最廣泛的壓模結(jié)構(gòu)。合壓模是形式最多且應(yīng)用最廣泛的壓模結(jié)構(gòu)。 5.2.4 組合壓模組合壓模第第3節(jié)節(jié) 常用粉末冶金材料簡(jiǎn)介常用粉末冶金材料簡(jiǎn)介 粉末冶金常用來制作減摩材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料、粉末冶金常用來制作減摩材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料、硬質(zhì)合金、難熔金屬材料、過濾材料、金屬陶瓷、硬質(zhì)合金、難熔金屬材料、過濾材料、金屬陶瓷、無偏析高無偏析高速工具鋼、磁性材料、耐熱材料等。速工具鋼、磁性材料、耐熱材料等。 5.3.1 硬質(zhì)合金硬

29、質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是粉末冶金工具材料的一種，主要用于制造硬質(zhì)合金是粉末冶金工具材料的一種，主要用于制造高速切削硬而韌材料的刀具，制造某些冷作模具、量具及高速切削硬而韌材料的刀具，制造某些冷作模具、量具及不受沖擊、振動(dòng)的高耐磨零件。不受沖擊、振動(dòng)的高耐磨零件。1.1.硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn) 1 1）具有很高的常溫硬度（）具有很高的常溫硬度（6981HRC），高的熱硬性，高的熱硬性(可可達(dá)達(dá)9001000)，優(yōu)良的耐磨性。，優(yōu)良的耐磨性。2 2）具有高的抗壓強(qiáng)度（可達(dá)）具有高的抗壓強(qiáng)度（可達(dá)6000 MPa6000 MPa），但抗彎強(qiáng)度較低；），但抗彎強(qiáng)度較低；3 3）良好的耐蝕性）良

30、好的耐蝕性( (抗大氣、酸、堿等抗大氣、酸、堿等) )和抗氧化性；和抗氧化性；4 4）線膨脹系數(shù)小。）線膨脹系數(shù)小。 2.2.切削加工用硬質(zhì)合金分類、分組代號(hào)切削加工用硬質(zhì)合金分類、分組代號(hào) 切削加工用硬質(zhì)合金按其切屑排出形式和加工對(duì)象的范切削加工用硬質(zhì)合金按其切屑排出形式和加工對(duì)象的范圍可分為三個(gè)主要類別，分別以字母圍可分為三個(gè)主要類別，分別以字母P P、M M、K K表示。表示。 P P適用于加工長切屑的黑色金屬，以藍(lán)色作標(biāo)志；適用于加工長切屑的黑色金屬，以藍(lán)色作標(biāo)志； M M適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色全屬，以適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色全屬，以黃色作標(biāo)志；黃色作標(biāo)志

31、； K K適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，以紅色作標(biāo)志。切削加工用硬質(zhì)合金用途分組代號(hào)與硬質(zhì)合以紅色作標(biāo)志。切削加工用硬質(zhì)合金用途分組代號(hào)與硬質(zhì)合金牌號(hào)對(duì)照見表金牌號(hào)對(duì)照見表5-25-2，表，表5-35-3。 3.3.硬質(zhì)合金的應(yīng)用硬質(zhì)合金的應(yīng)用 1）用作刀具材料用作刀具材料。硬質(zhì)合金作刀具材料的用量最大，如硬質(zhì)合金作刀具材料的用量最大，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等；車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等；2 2）用作模具材料。用硬質(zhì)合金作模具主要是指冷作模，）用作模具材料。用硬質(zhì)合金作模具主要是指冷作模，如冷拉模、冷沖模、冷擠模和冷鐓模等；如冷

32、拉模、冷沖模、冷擠模和冷鐓模等；3 3）用作量具及耐磨零件。如千分尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。）用作量具及耐磨零件。如千分尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。 5.3.2 含油軸承材料含油軸承材料 含油軸承材料是一種具有多孔性的粉末冶金材料，常含油軸承材料是一種具有多孔性的粉末冶金材料，常用以制造軸承零件。這種材料壓制成軸承后，放在潤滑油用以制造軸承零件。這種材料壓制成軸承后，放在潤滑油中浸潤，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛細(xì)現(xiàn)象作用下，中浸潤，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛細(xì)現(xiàn)象作用下，可吸附大量潤滑油可吸附大量潤滑油(一般含油率為一般含油率為12%30)，故稱為含，故稱為含油軸承。油軸承。 常用的含油軸承有鐵基和銅基

33、含油軸承兩類。常用的含油軸承有鐵基和銅基含油軸承兩類。1 1）鐵基含油軸承）鐵基含油軸承是鐵是鐵- -石墨石墨(0.5%(0.5%) )粉末冶金材料或粉末冶金材料或鐵鐵- -硫硫(0.5%(0.5%1 1)-)-石墨石墨(1%(1%2 2) )粉末冶金材料；鐵粉末冶金材料；鐵- -石石墨粉末冶金材料的組織為珠光體墨粉末冶金材料的組織為珠光體( (大于大于40%)40%)十鐵索體十滲十鐵索體十滲碳體碳體( (小于小于5%)5%)十石墨十石墨+ +孔隙，硬度孔隙，硬度3030110HBS110HBS。鐵。鐵- -硫硫- -石石墨粉末冶金材料的組織除了與鐵墨粉末冶金材料的組織除了與鐵- -石墨粉末冶

34、金材料相同石墨粉末冶金材料相同的組織以外還有硫化物，可進(jìn)一步改善摩擦條件，硬度為的組織以外還有硫化物，可進(jìn)一步改善摩擦條件，硬度為353570 HBS70 HBS。2）銅基含油軸承）銅基含油軸承常用的是青銅粉末與石墨粉末制成的冶常用的是青銅粉末與石墨粉末制成的冶金材料，它具有較好的熱導(dǎo)性、耐蝕性抗咬合性，但承金材料，它具有較好的熱導(dǎo)性、耐蝕性抗咬合性，但承壓能力較鐵基含油軸承小。壓能力較鐵基含油軸承小。 含油軸承材料一般用于含油軸承材料一般用于制作中速、輕載荷的軸承，尤制作中速、輕載荷的軸承，尤其適宜制作不能經(jīng)常加油的軸承，如紡織機(jī)械、電影機(jī)械、其適宜制作不能經(jīng)常加油的軸承，如紡織機(jī)械、電影機(jī)

35、械、食品機(jī)械、家用電器食品機(jī)械、家用電器( (如電風(fēng)扇、電唱機(jī)如電風(fēng)扇、電唱機(jī)) )等的軸承，在汽等的軸承，在汽車、拖拉機(jī)機(jī)床電機(jī)中也得到廣泛應(yīng)用。車、拖拉機(jī)機(jī)床電機(jī)中也得到廣泛應(yīng)用。 5.3.3 5.3.3 鐵基結(jié)構(gòu)材料鐵基結(jié)構(gòu)材料 鐵基結(jié)構(gòu)材料是以鐵基結(jié)構(gòu)材料是以碳鋼或合金鋼粉末碳鋼或合金鋼粉末為主要原材料，為主要原材料，采用粉末冶金方法制造結(jié)構(gòu)零件。采用粉末冶金方法制造結(jié)構(gòu)零件。 用這類材料制造的結(jié)構(gòu)零件具有制品精度較高、表面用這類材料制造的結(jié)構(gòu)零件具有制品精度較高、表面粗糙度值低，不需或只需少量切削加工，節(jié)省材料，提高粗糙度值低，不需或只需少量切削加工，節(jié)省材料，提高生產(chǎn)率等特點(diǎn)。制品

36、還可通過熱處理方法強(qiáng)化和提高耐磨生產(chǎn)率等特點(diǎn)。制品還可通過熱處理方法強(qiáng)化和提高耐磨性。性。 這類材料廣泛用于制作各種機(jī)械零件，如機(jī)床上的調(diào)這類材料廣泛用于制作各種機(jī)械零件，如機(jī)床上的調(diào)整墊圈、調(diào)整環(huán)法蘭盤、偏心輪，汽車制造中的油泵齒整墊圈、調(diào)整環(huán)法蘭盤、偏心輪，汽車制造中的油泵齒輪差速器齒輪、止推環(huán)以及拖拉機(jī)上的傳動(dòng)齒輪、活塞輪差速器齒輪、止推環(huán)以及拖拉機(jī)上的傳動(dòng)齒輪、活塞環(huán)等。環(huán)等。 第第4 4節(jié)節(jié) 粉末冶金制品結(jié)構(gòu)工藝性粉末冶金制品結(jié)構(gòu)工藝性 考慮粉末冶金零件結(jié)構(gòu)工藝性時(shí)，總的原則是零件應(yīng)考慮粉末冶金零件結(jié)構(gòu)工藝性時(shí)，總的原則是零件應(yīng)盡量平整簡(jiǎn)單，即不帶倒角、尖角、凸起、凹槽以及難于盡量平

37、整簡(jiǎn)單，即不帶倒角、尖角、凸起、凹槽以及難于直接壓制或脫模出的內(nèi)、外螺紋、倒錐度、與壓制方向垂直接壓制或脫模出的內(nèi)、外螺紋、倒錐度、與壓制方向垂直的孔、槽等。一般需要從壓制困難性、脫模困難性、粉直的孔、槽等。一般需要從壓制困難性、脫模困難性、粉末均勻填充困難性和壓模強(qiáng)度、壽命等諸方面考慮。末均勻填充困難性和壓模強(qiáng)度、壽命等諸方面考慮。 5.4.1 考慮壓制困難性及簡(jiǎn)化模具考慮壓制困難性及簡(jiǎn)化模具 零件的內(nèi)、外螺紋、倒錐度、與壓制方向垂直的孔、零件的內(nèi)、外螺紋、倒錐度、與壓制方向垂直的孔、槽等均不能直接壓制出槽等均不能直接壓制出 。圖圖5-10a5-10a中與壓制方向垂直的中與壓制方向垂直的退刀

38、槽需改為圖退刀槽需改為圖5-10b5-10b的結(jié)構(gòu)；的結(jié)構(gòu)；圖圖5-11a5-11a所示零件，應(yīng)在所示零件，應(yīng)在模具上做出墊塊（圖模具上做出墊塊（圖5-11b5-11b） 5.4.2 5.4.2 考慮脫模困難性考慮脫模困難性 在壓制過程中，由于壓制壓力較大而陰模會(huì)發(fā)生彈性膨在壓制過程中，由于壓制壓力較大而陰模會(huì)發(fā)生彈性膨脹；當(dāng)壓力去除后，壓坯阻礙陰模彈性收縮，壓坯受徑向脹；當(dāng)壓力去除后，壓坯阻礙陰模彈性收縮，壓坯受徑向壓力。壓坯脫出陰模的部分，由于本身彈性后效作用而向壓力。壓坯脫出陰模的部分，由于本身彈性后效作用而向外膨脹。這使得在脫模過程中，壓坯受外膨脹。這使得在脫模過程中，壓坯受到方向相反的切應(yīng)到方向相反的切應(yīng)力作用力作用，如圖，如圖5-125-12所示。所示。 在壓坯脫模過程中，壓坯在壓坯脫模過程中，壓坯上的一些薄弱部位有可能在上上的一些薄弱部位有可能在上述切應(yīng)力作用下發(fā)生毀壞。述切應(yīng)力作用下發(fā)生毀壞。所所以零件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能避免以零件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能避免薄壁、深而窄的槽、銳邊薄壁、深而窄的槽、銳邊、小小而薄的凸臺(tái)等形狀而薄的