什么是粉末冶金产品？

粉末冶金产品 是用粉末冶金方法制造的具有一定尺寸精度，能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷或在摩擦磨损条件下工作的烧结零件，又称烧结零件。

方法：形成并随后烧结零件在室温下在单轴刚性模具中压制。

应用：粉末冶金零件主要应用于汽车工业，未来会有更好的应用。

粉末冶金零件的优点

• 当零件有不规则形状、凸起或凹坑、各种异形孔时，粉末冶金很容易制造，不需要或只需少量的补充切削，具有明显的经济性。

• 采用粉末冶金工艺生产机械零件，材料利用率可达99.5%以上。

• 由于粉末冶金工艺的零件是用模具生产的，零件的轮廓、形状和尺寸的一致性要求很好，而机械加工的各个环节变量都很多，很难保持一致性。

• 粉末冶金工艺可以将几个零件集成到制造过程中，可以节省后期加工和装配成本。

• 粉末结构零件材料密度可控，具有一定数量连通的孔隙，一般浸泡5%-20%的润滑油，提供一定的自润滑作用，从而提高耐磨性。

• 在粉末冶金生产中，为了便于成型后从模具中取出零件，模具工作表面的光洁度要求较高，使零件具有调幅光洁度。另外，粉末冶金结构件还可以像机械零件一样进行电镀、喷涂、热处理等后续处理。

缺点：由于存在残余气孔，其延展性和冲击值与同化学成分的铸件相比较低，从而限制了它的应用范围。

粉末冶金零件

粉末金属设计指南

粉末冶金工艺 可以生产各种尺寸和形状的零件，可生产的零件的最大尺寸取决于可用的压力机能力。

粉末冶金工艺最容易成型的零件形状是与压制方向尺寸一致的零件。压制方向上有孔的零件一般用芯轴成型。位于压制方向上的键和键槽容易压制，而与压制方向成一定角度的凹槽、孔、锥体、凹角和螺纹等形状特征则不能用一般粉末冶金工艺压制。但是，使用结构更复杂的模具可以成型形状更复杂的零件。这增加了成本。

齿轮、棘轮和凸轮

齿轮、棘轮和凸轮特别适合采用粉末冶金工艺生产。

粉末冶金生产的优点：

①大批量生产的齿轮尺寸精度均匀。

②由于材料组织中含有一定的孔隙率，有利于齿轮平稳运转，并能自润滑。

③可制作带盲角的粉末冶金齿轮。

利用粉末冶金工艺可将齿轮与其他形状的零件集成在一起。

⑤可生产各种形状的齿轮。

⑥生产简单，成本低。

粉末冶金公差

粉末冶金零件之间的尺寸波动主要是由于压制压力的变化引起的。

鉴于相同的压制压力，凹模凸模的纵向弹性挠度大于阴模的弹性伸缩，因此压制方向的尺寸公差大于垂直压制方向的尺寸公差。

力学关系：

△冲头/△凹模=3L/D

D表示反模型腔体平均径向尺寸。

L表示冲模的总长度。

如何减少尺寸公差？

用精加工可以改善零件的尺寸公差，精加工是将烧结好的零件放入阴模中，用模冲压制件，也就是在精加工模具中再次压制。精加工的主要目的是纠正烧结引起的扭曲。

加工粉末冶金零件

采用粉末冶金零件的主要目的是实现少切削、无切削加工，节能、省料，降低零件生产成本。粉末冶金零件不像相应的常规金属零件那样容易切削。由于材料组织中存在孔隙，造成切削动作为断续性，刀具寿命短，零件表面粗糙度差。

粉末冶金机械加工性判定标准：通过测量可钻孔数来确定机械加工性。1045钢的值规定为100，机械加工性等级可由以下公式确定

切削加工性等级=烧结钻孔数/1045钢钻孔数×100

材料中添加Mn、P、S等添加剂可改善粉末冶金零件的切削加工性。通过适当选择硬质合金刀具及刀具几何形状，也可改善粉末冶金材料的切削性能。

材料密度对粉末冶金零件的影响

粉末冶金结构件生产中，常采用二次压制、二次烧结的工艺来提高零件的材料致密度，结构件的生产按照工艺路线：压制——一次烧结——再压制——二次烧结。零件的材料密度可提高至约95％通过重新压制、二次烧结和温压，其强度达到了普通铁的水平。

二次压制与精加工类似，二次压制时施加的较高压力只是为了增加零件的整体致密度，而二次烧结是指二次压制后的再烧结。由于结构件经过二次压制和二次烧结后材料致密度较高，可以提高结构件的强度和韧性。

粉末冶金工艺

化学成分和机械性能

采用一般压制烧结工艺生产的粉末冶金零件呈多孔状，其力学性能比用常规方法生产的具有相同化学成分的致密金属材料要低。为了提高粉末冶金结构件的力学性能：

现在原料粉末添加合金元素的有：铁粉、铜粉、石墨粉混合粉末，铁粉、镍粉、石墨粉混合粉末，铁粉、磷铁粉混合粉末，扩散合金粉，向合金钢粉和不锈钢粉。

采用的生产工艺有：压制—烧结、压制—预烧结—再压制—烧结、温压—烧结、热压、热锻等。

粉末冶金零件的发展趋势

此类材料的发展趋势是减少或消除材料内部的残留孔隙，开发加入铬、锰、钛、硅等元素合金化的铁基材料，以提高材料的力学性能，扩大应用领域。

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