粉末冶金设计范文

粉末冶金设计范文第1篇

1.1同步带轮结构特点

1）内部有3个均匀分布的弧形凹槽和3个定位孔；

2）形位精度要求较高，内孔的同轴度公差为0.05mm，齿形跳动度为0.1，中心孔的垂直度为0.03。综上分析，如果选择常规方法加工同步带轮，其形状以及内部微小尺寸控制难度大；如果采用粉末冶金法进行成形，零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通过模具成形来保证。

1.2成形模具设计原理

粉末冶金成形工艺是由粉末冶金零件压机和粉末冶金模具通过对所需粉末进行装料、加压、脱模等主要工步来完成，并使金属粉末密实成具有一定尺寸、形状、孔隙度和强度坯块的过程。该同步带轮应采用不等高零件成形模具设计原理。

1.3成形速度相等原理

根据不等高零件成形运动规律，在不等高零件成形过程中，必须满足成形前、后粉末质量守恒定律，才能使不同高度区域密度近乎相等，在粉末成形时，零件的不同高度区都在同一时间进行粉末压缩和成形，并且各部分所用成形速率相等，所遵循的原理即为成形速率相等原理。由此可知，在压制不等高零件时，要使不同高度的各个区域遵循成形速率相等原理，从而保证零件不同高度区的平均密度相等。

2同步带轮粉末冶金模具的设计

1）齿形成形通过控制材料的流动方向，成形出理想的形状尺寸，是同步带轮成形模具中最关键的环节。由于成形过程中单位压力增大，载荷集中，因此要求模具工作部位刚性好。另外还应设置过载保护，防止毛坯的超差、材料不均匀等导致的过载。

2）同步带轮属于轴类零件，在成形过程中轴向密度差较大，因此模具应采用芯棒成形结构，以保证同步带轮轴向密度分布均匀。

3）该同步带轮有3个定位孔，应采用芯棒成形结构成形定位孔，可以延长模具使用寿命，提高装配精度。该同步带轮采用德国DORST压机进行压制，铁粉的松装密度约为3.2g/cm3，零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3，为了节约成本，模具配件采用已有的五档同步器齿毂模具配件，例如，垫板、压盖等。由此可知，该同步带轮成形模具的设计主要包括中模、上模冲（2个）、下模冲（3个）、芯棒（2个）的设计。

2.1成形中模的设计

中模主要用于同步带轮的齿形成形，因此采用变模数设计法提高齿形精度。材料选用45号钢，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当热处理后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，中模内径尺寸公差为±0.005mm。影响中模几何尺寸的工艺主要是成形和烧结，因此成形中模设计过程中必须考虑成形回弹率δ和烧结收缩率这2个工艺参数。另外，粉末冶金工艺中的烧结收缩率及成形回弹率在径向和轴向甚至各不相同的截面位置都是各不相同的。一般情况下，收缩率和成形回弹率在轴向的值往往大于在径向的。模具的配合间隙仅在径向得到体现，方法是按制件外径或内孔的相应成形件为基准制造，与之相邻的配合件取配合间隙后，按双向公差加工制造。

2.2上模冲和下模冲的设计

根据同步带轮的结构和成形特点，上模冲主要针对产品上表面形状及轴向尺寸设计，上模冲与中模内腔上半部配合，上模冲设计为上外冲和上内冲。同步带轮内部结构主要由下模冲成形而成，内部有弧形凹槽，深度为3.1mm，圆弧半径为17.28mm，设计模具时应保证凹槽的形状及尺寸。下模冲外形与中模内腔下部配合，下模冲设计为下一冲、下二冲和下三冲，更有利于产品成形和提高产品质量。

3结论

1）在发动机同步带轮粉末冶金成形模具设计中，采用了2个成形芯棒和中模变模数设计法，有效地提高了模具装配精度、齿形精度和使用寿命。

2）根据成形模具设计图纸和模具配合原理，将加工制造的模具进行装机实验并且试生产同步带轮的成形品，经过烧结等工艺，将制造的样品经过装机实验，达到了客户在精度、性能等方面的技术指标，成功开发了某发动机同步带轮成形模具，材料利用率高达98%。

3）同步带轮粉末冶金成形模具在生产中有较高的实用价值，其设计思想与开发过程对同类产品开发具有一定的借鉴意义。

粉末冶金设计范文第2篇

关键词：铁基粉末冶金；铁铝合金化合物；热处理工艺；显微组织；力学性能；耐磨性

中图分类号：TF125.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0009-02

气门座作为发动机中一个主要零件之一，主要是通过与气门的相互协调作用，在配气的机构里共同来起到一个密封气缸的作用的。粉末冶金技术由于它的相对简单性，使得它能够适用于许多不同情况下的生产要求。本次试验就是通过参考日本五十铃公司的气门阀来进行相关研究并进行开发的。试验以获得与之相似的高性能和低成本的粉末冶金的气门座的材料为目的。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

本实验的基体元素是粉末状的雾化铁，并在这一基本元素中通过适量的添加C、Cr、Co、Si、Ni以及Mo等合金粉来进行强化作用，并使用微粉蜡来充当剂。在本次试验中，通过进行一系列的相关的性能检测和分析得出的最终用于试验的相关化学材料的成分，见表1。

1.2 实验方法

在配置试验用材料的过程中，将高碳铬铁粉（主要成分包括wt%：Si 2.3、Cr 65、C 7.2、S 0.02、P 0.03）作为基准，如有不足再使用其他粉末予以补足。再通过粉末的称量、研磨、球磨、以及压制来制作并准备试样。首先将制备好的试样放置在试验用的ZT-18-22型的真空碳管炉中，在处于温度为200以上800 ℃以下的温度中烧结30 min，随着温度升到800以上1 200 ℃以下时烧结20 min，当温度上升为1 200 ℃时停止烧结并保温一个小时再随之冷却，在最后进行油淬以及回火这一程序之前，再将试样经1 100 ℃保温30 min：其中回火这一工艺主要分为两种，将试样放置在350 ℃下保温超过2 h后再将其放置在600 ℃温度中保温1 h，最后再将试样进行空冷，这叫低温回火；而高温回火工艺是将试样在650 ℃下保温1 h，然后进行空冷。

2 实验结果与分析

2.1 烧结对试样的组织结构的影响

试样烧结后可以清晰的看到组织中存在着一些孔隙，但总体组织还是拥有很致密的结构的。经过烧结之后的材料形成了奥氏体化，它的内部的组织结构主要包括奥氏体、晶内的以及晶界上分布的碳化物和合金化合物，而正是这些组织中分布的碳化物才能有效的对材料的耐磨性发挥良好的促进和强化作用。

2.2 压制的密度对烧结过程所产生的影响

当试样的密度为6.9 g/cm3时经过烧结后所产生的孔隙相对较少，组织结构也较为致密，烧结颈也随之长大，并通过粉末颗粒间的相互结晶作用以使其达到一个完全融合的状态，这就表明在烧结的过程里，试样的烧结颈已经处于一个基本完成的状态。而当试样的密度处于6.6 g/cm3的时候，当试样经过烧结，就会产生很多的孔隙，虽然，烧结也可以使其达到一个合金化的过程，但是，由于压制时的密度不够，势必会产生大量孔隙，从而使其不能在烧结的过程中达到一个完好结合的状态。那为什么当密度降低的时候会对烧结的进行产生不利呢？主要原因是，密度的增大会使得磁力线也增加，而在这一增加的过程中所产生的大量热量会对烧结产生促进作用。

2.3 回火针对试验样本的组织结构以及相关性能所产生

的影响

2.3.1 中温回火组织特征

将铁基粉末的冶金材料在350℃的温度中进行保温2 h，然后在将其放置在550 ℃的温度中保温1 h，最后进行回火工序所得到的组织，我们称之为回火索氏体。它们分别是试样4和试样5的回火组织，如图1所示。

通过对图的观察，我们可以从中得出，经过350 ℃保温2 h后，再经过550℃保温回火后的组织体中的细粒状的渗碳体的分布，这种组织就是具有高弹性和高屈服性以及柔韧性的回火托氏体。我们可以看到，将试样进行回火之后硬度大部分是处在HRC35～45这一范围的，见表2。而这一硬度范围正是与回火托氏体完全一致的。

2.3.2 高温回火后的相关组织特性

铁基粉末冶金材料经650 ℃保温1 h回火后组织均为回火索氏体。试样经过回火后所形成的金相组织，如图2所示。从上图中我们可以得知在材料经过650 ℃温度保温1 h后会产生一些分布在机体组织上的碳化物的细小颗粒，而正是因为回火索氏体的相关组织形态和马氏体的组织形态具有一定的相似性，所以我们可以得出，粉末冶金材料相对来说具有良好的回火的稳定性这一结论。经过高温回火后试样的洛氏硬度值（HRC）也明显呈现出一个降低的状态，如表3。回火是以消除残余的奥氏体，清除残余的应力为目的的，将残余的奥氏体进行转化，势必会降低组织体的硬度，但，相反的，组织的稳定性却可以有所增强，从而完善了粉末冶金材料的综合性能。

2.4 碳的含量对试验样本的回火性能所产生的影响

让材料在经过350 ℃的2 h的保温后在进行600 ℃的1 h的保温的目的主要是想避开珠光体的400～550 ℃转变温度，从而让组织在受热均匀后直接升至600 ℃，使之成为回火马氏体。回火这一工序主要是起到一个提高组织稳定性，消除残余的奥氏体和残余的内应力这一作用，它能增强维持工件在使用过程中的物理形状及性能，增强使用过程中的稳定性，从上图可知，因为组织在进行回火后孔隙增加，进一步完善了组织，不仅保有了硬度，还提升了韧度，测试得知，材料组织的孔隙处于7.5%～10%这个范围，而试样的硬度则显示为HRC35范围左右，而硬度值和材料孔隙率呈现一种反比的关系，见表4。通过查阅相关资料我们可以从中得知，在影响试样的硬度的相关因素中，孔隙的形状对其影响不大，主要影响因素还是材料的孔隙程度。通过上表我们可以看出，当将试样经过回火进行处理之后，洛氏硬度会降低，而这一现象的主要原因在前文已经进行了阐述，因为消除了残余的应力，重组组织颗粒，降低材料的硬度。

3 结 语

①在本次试验的条件下，通过增加钼、铬等相关合金的元素借此来增加材料自身的高温硬度，并通过烧结使之形成晶内和晶界上分布的少量碳化物以及合金化合物从而使材料的耐磨性得以提高。

②在本次实验中最优的合金成分的组合是：5.27Co-2.19Cr-1.69Si-4.0Mo-0.53Ni-0.2C-余Fe。

而在工艺的参数中最佳为：1 200 ℃温度中1 h的烧结，在1 100 ℃的温度中的油淬火，以及在600 ℃中的回火；回火后检测组织的硬度值（HRC）分别是36.3和38。

③如果淬火温度较低，那么碳化物由于相对稳定性就会难以溶解，此时，对组织的硬度所产生的影响并不大，而当温度的增加，化物的溶解也随之加快，因此，提高淬火温度可以一定程度地提高烧结体的硬度。

参考文献：

[1] 杨学明.内燃机气门座材料的开发与应用[J].武汉汽车工业大学学报，1998，（3）.

[2] 李绍忠.高性能烧结合金钢阀座的研制和应用[J].汽车工艺与材料，1993，（3）.

[3] 郭占哲.烧结材料气门座[J].汽车工艺与材料，1992，（7）.

粉末冶金设计范文第3篇

【关键字】有限元；阀板；模具设计；粉末冶金

1 引 言

阀板是安装在压缩机气缸上控制气体进出的重要部件，它与气阀片一起控制着压缩机的吸气、压缩、排气、和膨胀四个过程。阀板上气阀片安装部位的尺寸形位公差，影响着压缩机工作过程的泄露量，对压缩机节能及噪音都有着重大的影响。因此为提高阀板生产精度而进行研究，对压缩机工作中节约能源、降低使用成本等都有重要的意义。粉末冶金成形技术是一种节材、省能、投资少、见效快，而且适合大批量生产的少无切削、高效金属成形工艺。

长期以来，成形工艺的模具的设计以及工艺过程分析注意的依据是积累的实际经验、行业标准和传统理论。但由于实际经验的非确定性，以及传统理论对变形条件和变形过程进行了简化，因此，对复杂的模具设计往往不容易获得满意的结果，使得调试模具的时间长，次数多。通常情况下，为了保证工艺和模具的可靠与安全，多采用保守的设计方案，造成工序的增多，模具结构尺寸的加大，甚至还达不到设计的精度要求。传统的设计方式已远远无法满足要求。随着计算机技术的飞速发展和七十年代有限元理论的发展，许多成形过程中很难求解的为题可以用有限元方法求解。通过建模和合适的边界条件的确定，有限元数值模拟技术可以很直观地得到成形过程中模具受力、模具失效情况、模具变形趋势。这些重要数据的获得，对合理的模具结构设计有着重要的指导意义。

2 实例分析

以下结合实例，介绍Solidworks Simulation有限元分析在改善模具设计中的应用。如图是一款压缩机阀板的图纸。阀板粉末冶金件通过成形模具在高压下，对金属粉末进行压制，再经过烧结、整形、表面处理制成。排气阀与阀片安装面N面高度差0.05～0.10mm，阀面平行度0.02。为保证阀面线精度，成形时需控制高度差及平行度基准面N面的平行度，以确保精整时整个阀面有相同的精整余量。

成形阀面模具三维图。

由于成形模具面型高度及形状不同，导致成形各面密度不同，压制压力不同，导致成形时模具变形不一致，影响产品精度。通常情况下，需要等模具完成，成形出产品后才能对模具作进一步的改善，这样导致产品试制周期长。为了提高模具设计的准确性，缩短产品试制周期，模具设计阶段，我们可利用SolidworksSimulation进行有限元分析，优化模具设计。

3 有限元分析过程

（1）首先，对模具数学模型进行简化，添加约束条件。模具面型复杂，且有限元分析中，小倒角圆角不利于分析，将小圆角、倒角简化，较小的斜面简化成直面，易于加载压力条件。

（2）根据成形产品各面的密度分布，参考赫格纳斯AHC100.29 +0.6%P11压力与密度关系图，确定成形压力。

赫格纳斯AHC100.29+0.6%P11数据

假设粉料松装密度为3.0g/cm3，模具各区域面型受力如下。

区域 压缩比 成形密度（g/cm3） 压力压强(MPa)

① 2.22 6.65 380

② 2.44 7.3 750

③ 1.76 5.26 220

④ 1.82 5.47 240

⑤ 2.116 6.35 320

（3）按区域添加受力条件后，模具模拟变形如下图。

可看出，由于区域③密度高，压制压力大，模冲变形大，导致产品成形出来后N面平行度大，一边高一边低，两边高度差0.03～0.04mm，这样会导致精整时各部位精整余量不一致，导致精整后该面平行度不好，难以控制阀口到N面的高度差0.05～0.10mm，必须将N面变形量差控制在0.02mm以内。

（4）改善的方法有两种，一是将面型做成斜面，补偿模具变形量：二是在模冲上增加弹性平衡孔，使得模具两侧变形量增大，从而减少N面变形差异。由于N面较平整，改斜电极是比较方便的做法，而且模具变形小的地方在两侧，若增加弹性平衡孔会导致模具易变形，所以采取将面型做成斜面的方法。成形产品N面平行度控制在0.02mm以内，精整后可保证阀口到N面高度差0.05～0.10mm。通过有限元分析，改进模具结构，控制模具压制变形，从而改善产品N面平行度，使得高度差能够满足客户要求。

4 结语

随着竞争的日益加剧，低成本、高质量和高效率是制造业所追求的目标。在粉末冶金行业中，要提高竞争力，就必须提高设计效率、降低制造成本和提高产品质量，必须对生产过程中影响产品质量的各项工艺参数进行优化。由于粉末冶金压制成形过程中，模具变形是一个十分复杂的问题，传统的设计方法很难满足精度要求。运用有限元分析，不仅可以模拟模具的受力状态。更重要的是，在模具设计阶段，就可以预估成形件压制方向尺寸精度，优化模具结构，减少烧结风险，提高产品精度。随着计算机及有限元理论的不断发展和完善，基于有限元分析的优化设计方法在粉末冶金成形模具设计中的应用将越来越广泛，这是一种必然趋势。

参考文献

[1]申小平.空气压缩机用粉末冶金阀板模具设计及应用[J].粉末冶金工业,1998(03).

[2]杜贵江,赵彦启,李荣洪.压缩机阀板精冲复合成形工艺的研究[J].压力加工,2003(03).

[3]梁翠,王贤瑞,游航等.铁基粉末冶金阀板制备过程中的变形规律[J].机械制造,2011(09).

粉末冶金设计范文第4篇

1.1粉末冶金技术特点

粉末冶金技术作为一种应用比较广泛的精密成形技术,具有少无切削加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低、可制造形状复杂和难以机械切削加工的特点。一般认为,粉末冶金技术工艺的特点如下:

1)不需要或者只需要极少量的切削加工;

2)材料利用率可高达97%以上;

3)零件尺寸的制造公差较小且具有再现性,从而产品可获得很高的尺寸精度和良好的一致性;

4)材料成分、微观组织及组成可以科学调整;

5)零件表面光洁度较好;

6)通过烧结后处理工艺(如烧结后热处理工艺、烧结后表面处理工艺等),可以灵活改善零件的性能(如提高强度、耐磨性等);

7)在技术设计和工艺设计上,形状自由度极高,可以设计和制造出其他金属成形工艺不能制造的形状复杂或奇特的零件;

8)对于自等粉末冶金多孔材料,可通过控制孔隙度来获得材料或产品的性能;

9)适合中等至大批量的零件生产。

1.2粉末冶金技术发展趋势

目前,粉末冶金技术的发展日新月异,随着一系列新技术、新工艺的不断涌现,如粉末冶金注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等,粉末冶金技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展。

1)粉末冶金零部件的少无缺陷的高强度化趋势:通过对材料的组织控制和制造工艺的综合研究,从粉体粒子的流动、烧结机理、断裂力学等方面找到缺陷形成的原因并提出解决方案。

2)粉末冶金成形技术的近净成形和近终成形趋势:着眼于粉体流动、充填成形、烧结过程粉末特性控制、粘结剂等角度,大力发展近净成形和近终成形的高致密化工艺技术,是降低竞争成本、减少制造工序、适应国际化市场的必然要求。

3)粉末冶金零部件的高精度化趋势:通过对粉末冶金工模具、粉末冶金设备、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件宏观尺寸的更高精度;通过对粉体特性、粉末冶金过程显微组织、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件微观领域的显微精度。

4)粉末冶金材料功能复合化趋势:针对国际化的高端市场,研究和开发出高附加值的新型复合材料或者复合有附加性能的新型材料,是各国粉末冶金工作者努力追求的目标。这就要求在诸如复合材料设计、成行固化、复合材料组织控制、性能评价等方面能够做出开创性的突破。

5)粉末冶金设计的微观化趋势:由宏观的尺寸———形状———性能设计层面,结合到显微组织———微观结构———性能的设计层面,粉末冶金设计也由粉体特性设计、模具设计、产品形状设计等宏观设计体系向显微组织和显微结构设计的微观体系深入和发展。

6)粉末冶金过程控制的数值模拟化趋势:利用数值优化技术、动态测试技术和计算机模拟技术,通过对粉末冶金生产过程进行动态的观测和数值化的控制,可以实现对粉末冶金产品品质的动态检测控制,可以大大提高产品的成品率和生产效率。

7)粉末冶金制造工艺流程集成化和低成本化趋势:近年来,高速压制成形、流动温压成形、微波烧结、烧结硬化等流程集成化技术的产生和应用,极大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生产流程的单位时间效能,是粉末冶金技术的最新发展趋势。

8)粉末冶金制造过程清洁高效和环保的趋势:寻求资源的再生利用和减少生产过程中对环境的污染,是现代产业的发展趋势。因此,针对易再生材料的设计、有害物质的材质控制、剂的煤烟控制、烧结气氛再生方法的开发和烧结零件的轻量化等,从合金设计和工艺设计的角度,进行技术创新,使粉末冶金各项工艺流程符合环保的强制性法规,从而使粉末冶金产业更清洁、更环保。

2我国粉末冶金工业企业的发展现状

关于我国粉末冶金工业企业的发展现状,国内粉末冶金工业界的人士如韩风麟、黄伯云、邹仿棱等从不同的角度,作过多次精辟的分析和论述,大致而言,包括以下几个方面:

1)产业结构和行业布局不合理:我国现有各类粉末冶金企业近千家,分布在不同的行业和区域。由于产业发展历史特殊原因以及不同行业与区域的多头管理,出现了低水平重复建设、大中小企业并存、企业效能和效益较低的产业格局。大部分中小型企业的规模小、条件差、水平低,且存在不同行业间的条块分割,而真正能够形成产业规模的企业还不足十家。据统计,我国规模较大的主要44家硬质合金企业实现的年销售收入仅为SANDVSIK公司的21.4%,其平均利润也仅为SANDVSIK公司的44%。

2)产品结构和市场结构不合理:目前,我国粉末冶金企业的产品技术含量与附加值低、高端产品所占份额极少、中低端产品竞争无序、低端产品出现生产过剩、假冒伪劣产品充斥市场等问题严重制约着我国粉末冶金企业和市场的健康发展。

3)工艺技术和装备总体水平相对落后、自动化程度不高,先进设备少且不配套,生产效率低。我国粉末冶金企业的生产工序仍然是以手工操作或自动化操作与手工操作为主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的竞争优势。相反,却表现出生产过程损耗大、产品精度低、合格率低和产品一致性差等较为突出的问题。部分国有大中型企业尽管引进了大量国外的先进装备,但由于耗资巨大,长期造成企业赢利包袱,或者设备使用效率低等原因,事实上并不能形成相对于国外竞争对手甚至是国内竞争对手的相对优势,无法改变市场竞争格局。

4)科技创新能力薄弱、研发体制不健全、新技术和新产品的推出速度过慢。我国粉末冶金企业长期偏重于固定资产的投入,加之企业自身赢利能力严重不足,在科技方面的实际投入远远低于国外先进企业。目前,我国粉末冶金企业还没有建立一家具有国际先进水平的研究机构,没有形成面向全国乃至全球的科研平台,资源整合仍然存在严重的不足,总体缺乏技术竞争优势。

粉末冶金设计范文第5篇

关键词：粉末冶金 组合模具 压制成形 改进

0 引言

在粉末冶金工艺中，对于模具的应用范围非常广泛。而组合模具是综合了多种结构特征而形成的综合性模具。它克服了普通模具和单一压制方式的缺陷，解决了以往在粉末冶金工业中存在的难题，是粉末冶金工艺的一项突破。但是，随着技术水平的不断发展，组合模具存在的问题也随着暴露出来，成为我们当下需要解决的难题。

1 粉末冶金概述

1.1 粉末冶金工艺 粉末冶金，是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料，通过过压制成形、烧结等工艺过程，制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在，这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。

1.2 粉末冶金组合模具 在粉末冶金过程中，在压制成形、烧结以及后处理等制作工序中都会用到模具。在复杂零件的压制成形工序中，常会将模具设计成多种形状的组合模具，这样便可以在压制过程中综合运用多种压制方式，以保障压坯的质量。

2 粉末冶金压制成形过程中存在的问题

在粉末冶金整个制造工艺中，模具的使用在很多工序中都常常会看到。例如，在粉末冶金的压制成形阶段、烧结阶段、复压阶段、精整阶段都会用到粉末冶金模具。而其中最常用且应用最广泛的还是压制成形阶段。在粉末冶金的压制成形阶段，组合模具是形式最多且应用最广泛的模具。目前，组合模具还存在着一些不足之处，其对于粉末冶金工业具有较大的危害。

2.1 压坯密度分布不均匀 在粉末冶金压制成形过程中，常会出现压坯密度分布不均匀的现象。在压制过程中，在垂直方向上，上层粉末的密度比下层粉末密度大；在水平面上，接近上模冲的断面密度分布是两边大，中间小；远离上模冲的段面密度分别是中间大，两边小。造成这一问题主要是由于组合模具的内壁摩擦力较大、组合模具设计的高径比较大、以及压制方式不当等原因造成的。

2.2 粉末粘结组合模具盖板内壁 在粉末冶金压制成形过程中，会出现粉末粘结组合模具盖板内壁的现象。这主要是由于模具内压制密度较低和盖板内壁摩擦力较大等原因造成的。粉末粘结于盖板内壁，一方面，会造成原料的浪费，并对组合模具形成污染；另一方面，会对粉末冶金制品的质量造成严重影响。另外，由于组合模具设计上存在的一些不足之处，还会使粉末冶金制品出现制品的形状偏斜、产品对角开裂等问题，这些问题严重影响了粉末冶金工业的生产效率和产品质量，同时也造成了严重的经济损失。

3 粉末冶金中组合模具的改进办法

3.1 增强组合模具内壁的光洁度 在组合模具制造过程中，提高与粉末存在直接接触的压板内壁、盖板内壁等的光洁度，降低其与粉末之间的摩擦力，将在一定程度上有效的避免模具内壁对粉末压制造成不良影响。其具体改进办法如下：①在模具内壁打磨过程中要提高内壁的光洁度；②对于某些与粉末接触处，可酌情采取局部打磨的方式增加其光洁程度，以提高模具的性能；③在使用过程中，为了提高模具内壁的光洁度，还可以采用向模具内壁涂抹油的方法达到所需的效果。

3.2 在组合模具的设计上加设脱模弹簧 在组合模具的侧板与盖板的连接面上，以及模具侧板和压机的侧缸之间增加一个脱模弹簧。这样的设计改进看似简单，但会解决粉末冶金压制成形过程中存在的很多问题。由于脱模弹簧的存在，在压制和脱模时便会存在一定的缓冲力，这样压制成形的制品外表形状就会比较规则，而且也会有效避免制品对角开裂的问题发生。另外，这一设计上的改进对于减少压制成形过程中的加粉量、加工量也具有明显的效果。

3.3 在外模冲上安装保护套 在粉末冶金压制成形过程中，组合模具的外模冲由于受到的压力复杂，再加之对于热处理硬度难以把握，因此，外模冲易于受损、开裂，使用寿命较短，同时也增加了粉末冶金的压制成本。经过设计实验后发现，在外模冲上安装一个保护套将有效改善外模冲的使用环境，克服其受到直接磨损等威胁，这样就可有效的延长外模冲的使用寿命，降低压制成本。另外，由于保护套易于安装、替换，且生产成本低，因此，增加保护套是解决外模冲受损最为合适的办法。

4 结语

在粉末冶金工艺中，组合模具的应用非常广泛，对于粉末冶金制品的质量也起到一定的决定作用，于是，对于组合模具的设计、制造具有较高的要求。目前，对于组合模具的设计、制造仍然具有很大的发展空间，有时对于组合模具一点小小的改进，就可能为粉末冶金工业带来巨大的收获。因此，我们仍需不断对组合模具乃至整个粉末冶金工艺进行发展、改进，逐渐缩小我国粉末冶金工业与发达国家的差距。

参考文献：

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[3]孙国勋，彭世超.粉末冶金杆座成形模具设计探讨[J].粉末冶金工业，1998（02）.

粉末冶金设计范文第6篇

[关键词] 粉末冶金；汽车；零件；展望

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 13. 060

[中图分类号] F407.471 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2016）13- 0114- 02

0 引 言

随着汽车产量的攀升，汽车产业的节约材料、节能、减排以及降低生产成本，毫无疑问成为汽车产业目前面临的重要挑战。粉末冶金是节能环保、节材的金属加工制造工艺，在现代汽车制造中无疑扮演着不可或缺的角色。

1 粉末冶金技术介绍

粉末冶金技术是先进的金属成形加工技术。1910年美国的Coolidge W D“The Production of Ductile Tungsten”，是近代粉末冶金的诞生的标志。目前粉末冶金已经发展逾百年，应用领域也在不断拓展。粉末冶金包括三个重要技术步骤，分别是原料粉末的制备、粉末成型为所需形状的坯块、坯块的烧结、产品的后序处理。粉末冶金可以直接制造出尺寸准确、表面光洁的零件，减少了金属切削过程，节约材料和加工工时，可以加工形状复杂普通铸造难以加工的金属零件。

2 粉末冶金在汽车上的应用

最早利用粉末冶金批量生产的零件即为粉末冶金自轴承，该轴承是由通用公司研发制造，1922年开始用于汽车发动机当中，这是粉末冶金自轴承的起源。在很长一段时间内，粉末冶金自轴承都是粉末冶金主要的零部件。1940年，因其低廉的价格、优异的机械性能，美国汽车公司率先采用粉末冶金油泵齿轮，这一事件标志着粉末冶金在汽车工业已经扎根。粉末冶金的起源与发展均与汽车产业密不可分，由于粉末冶金巨大的潜力，美国汽车三巨头早在1941年就建立了粉末冶金部门用于研发自身需要的粉末冶金零部件。目前据统计，粉末冶金的主要市场一直是汽车产业，在北美为70%～75%，西欧为80%，而在日本接近90%，这充分表明了粉末冶金与汽车产业的紧密性。

汽车产业使用的粉末冶金制品主要有两类，一种是自轴承，另一种是粉末冶金结构零件，前者主要是由90Cu-10Sn青铜生产的，后者基本上是由铁粉为基本原料制造的。从粉末冶金的发展史上看，粉末冶金结构零件在一定程度上是有粉末冶金自轴承发展起来的。粉末冶金自轴承，又称为烧结金属含油轴承，构造简单但因其多孔性自行供油特性所以必须才有粉末冶金制造。铁基自轴承经济实用，已经被汽车行业广泛采用。而粉末冶金结构零件的产生之初就是为了替代已有的齿轮、链轮、凸轮及各种形状的铸件，锻造件以及需要切削加工的零件和开发新种类的零件。

2.1 同步器锥环

同步器作为汽车机械式变速器的重要部件起到使换挡迅速方便，减轻换挡冲击的作用。而同步器锥环作为同步器的核心部件，经常受到换挡拨环力矩、摩擦力矩的冲击以及磨损，一旦其失效，变速器将不能换挡。过去同步器锥环多采用耐磨的铝锰黄铜精锻而成，而现在国内外汽车企业为降低成本、提高寿命，往往采用粉末冶金制造该零件。同步器锥环需要搞得尺寸精度及良好的耐磨损性能，目前国内外已经有成品面世。日本Aichi Machine Industry Co.制造的粉末冶金钢同步器锥环获得了美国MPIF（金属粉末工业联合会）组织的粉末冶金零件设计大赛优秀奖，该零件比拉削的钢零件可节约成本25%。

2.2 曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮

曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮是用于发动机控制点火、喷油、气门开闭等动作的关键部件，对于发动机最大功率、最大扭矩、燃油消耗率起重要作用。过去汽车采用45钢或40Gr经调质处理作为曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮使用，现在从降低成本和减少切削加工两方面考虑，许多新型发动机已经采用粉末冶金材料制造以上两类零件。正时齿轮的主要制造要求是尺寸精度，这就需要模具在设计和制造过程中严格，国外有采用电火花加工的工艺，能够比较精确地将模具加工出来，然后研磨降低粗糙度。

2.3 曲轴连杆

发动机连杆是连接曲轴和活塞的连接件，将活塞产生的动力传递给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，工作中承受活塞销的作用力和活塞的往复惯性力，这些力大小、方向随时间快速变化，所以连杆承受压缩、拉伸等交变载荷的作用，故连杆必须有足够的刚度和疲劳强度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。汽车发动机连杆多采用锻造或铸造工艺，锻造生产的连杆分为调质钢和非调质钢。美国通用公司、德国宝马公司等企业已经在其生产的发动机中采用粉末冶金连杆，该项应用前景广阔。

2.4 凸轮轴

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半，不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴在发动机中占据着十分重要的地位。近年来，研究人员提出了新型组合式中空凸轮轴，具有重量轻、能耗低、中空结构可做油路的优点。首先把粉末冶金凸轮压坯套入中空管，然后进行烧结工艺，巧妙地利用了烧结后粉末冶金收缩的特性。该工艺具有广泛的应用前景。

3 粉末冶金在汽车产业应用的展望

粉末冶金设计范文第7篇

关键词：粉末冶金技术；新能源材料；应用

前言

为了寻求长远的发展，需要重视能源问题。在全球经济以及热口增长的环境下，传统能源彰显匮乏性，无法满足社会发展的实际需求。同时，也无法进行再生。因此，面对严重的资源危机，要对新能源的开发与利用作为项目对待。粉末冶金对传统冶金技术进行了发扬过大，积极融合现代科技，推动信息化建设，实现现代工业的良性运转，也为新能源的开发提供更多的技术保障。

1 对粉末冶金技术特征的分析

粉末冶金技术具有长远的历史，其主要立足传统冶金技术，达到了对诸多学科知识的融会贯通，形成优势突出的新型冶金技术。粉末冶金主要对象是粉末状的矿石。在传统的冶金方法中，矿石的形式为整块，先进行提炼，而后进行冶炼。应用传统技术，块状矿石提炼技术受制于技术和矿石的大小，只能达到80%左右的利用率，产生大量材料的废置。但是，在粉末冶金技术的应用下，资源利用率得以大幅提升，有效降低资源浪费。另外，块状形式的矿石材料长期处于露天堆放，对环境产生不良影响，甚至破坏。由此可见，冶金技术的改善势在必行，要重视冶金技术水平的提升，使得材料各尽所用，发挥不同冶金材料的作用，切实提升使用效率，形成高性能的新材料，达到成本的降低。利用现代粉末冶金技术，能够对废矿石、旧金属材料进行再利用，有效节约资源，极大推动经济效益的获取，对可持续发展意义重大。因此，粉末冶金技术在原材料选择方面相对较为宽松，能够充分利用废旧金属、矿石等，形成不规则的粉末，满足原材料节约和回收的目标。另外，鉴于粉末冶金可塑性以及相关材料的添加，促进性能的增强和平衡。

2 对新能源技术的阐述

在科技的推动下，新能源技术逐渐被科学界重视。在传统能源开发与应用中，出现严重的资源匮乏现象，加之对环境的不良影响，使得新能源问题的出现备受关注。新能源材料需要在开发、存储以及转化方面具有突出优势。由此可见，新能源材料是发展新能源的关键因素。为了更好地实现转化和存储，其在配件、生产要素等方面都极具特色，与传统能源行业的材料截然不同。粉末冶金技术在整个新能源开发应用中占据举足轻重的地位。

3 系统介绍粉末冶金技术的类型

3.1 传统粉末冶金材料

首先，是铁基粉末冶金。这种材料是最传统，也是最为关键的冶金材料，在制造业中应用较为广泛。随着现代科技的不断发展，其应用范围不断拓展。其次，铜基粉末冶金材料。这种材料类型较多，耐腐蚀性突出，在电器领域应用较多。再次，硬质合金材料。这种材料具有较高的熔点，硬度和强度都十分高，其应用的领域主要是高端技术领域，如核武器等。最后，粉末冶金电工材料和摩擦分类，主要应用在电子领域。随着通讯技术的不断发展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技术领域也得到推广。摩擦材料耐摩擦性较强，促使物体运动减速，抑或是停止，在摩擦制动领域应用较多。

3.2 对现代先进粉末冶金材料的介绍

首先，信息范畴内的粉末冶金材料。立足信息领域，主要是指粉末冶金软磁材料。具体讲，是指金属类和铁氧体材料。随着对磁性记录材料的研究，在很大程度上推动了粉末冶金软材料的需求。其次，能源领域内的粉末冶金材料。能源材料的研发推动能源发展，其中，主要涉及储能和新能源材料。全球经济的发展使得能源需求量增大，传统能源彰显不足，因此，新能源开发势在必行，尤其是燃料电池和太阳能的开发。再次，生物领域的粉末冶金技术。生物材料技术的发展对整个社会具有不可替代的作用。要将生物技术列入国家发展计划。在生物材料中，主要包含医用和冶金材料两大类，在维护身心健康的同时，加快金属行业的进步。第四，军事领域的粉末冶金材料。在航天领域，材料的强度和硬度是重要指标，稳定性要突出，具有极强的耐高温性。在核军事范畴，粉末冶金技术也具有发展前景，更好地推动整个社会工业技术的进步。另外，新型核反应堆的建设需要具有较高的防辐射标准，而粉末冶金技术的支持下，切实增强核反应堆的安全性与可靠性，有效降低核辐射强度。

4 对粉末冶金技术在新能源材料中的应用的介绍

4.1 粉末冶金技术在风能材料中的应用

风能对我国而言，十分丰富，不存在污染，是新能源的主要类型。在风能发电材料中，粉末冶金技术主要实现对两种材料的制作，即即风电C组的制动片以及永磁钕铁硼材料。这两种材料的制作与整个风力发电关系密切，事关发电过程的安全性与可靠性，影响发电效率的高低。风能发电机制动片在摩擦系数和磨损率方面，要求较高，同时，力学性能必须突出。目前，主要应用的是铜基粉末冶金技术，完成对压制制动片的制作。制动片需要在导热方面十分突出，同时，制动盘具有较小的摩擦。在应对恶劣温度环境的时候，也能够进行有效的使用。对于永磁钕铁硼，系统永磁材料代替了传统的永磁材料，烧结钕铁硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工艺制备而成。

4.2 粉末冶金技术在太阳能中的应用

太阳能突出的特点是清洁性，是新型能源的一种，被商界所看好，开发价值巨大。当前，在太阳能领域，主要的发展方向为光电太阳能与热电太阳能，形成发展趋势。立足光电太阳能领域。其主导作用的部件为光电池，也就是半导体二极管，依靠光伏效应，促使太阳能有效转化为电能。目前，太阳能光电转化效率较低，对航天事业的发展产生阻碍。在粉末冶金技术的使用下，能够有效进行薄膜太阳能电池的制作，光电转化率得以显著提升。同时，粉末冶金技术也研发了多晶硅薄膜，代替了传统的晶体硅，光电转化率大幅提升。另外，粉末冶金技术与太阳能热电技术也实现了融合。当太阳进行地表照射之后，为了达到对光热技术的有效收集，需要发挥吸收板的功能。而吸收板的制作与粉末冶金技术息息相关，主要应用了其成型技术，发挥粉体在色素和粘结剂方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。这也充分体现了粉末冶金技术在成型技术方面优势更加突出。

5 结束语

综上，通过对粉末冶金技术优势的分析，可以发现，其在新能源材料的开发和应用中极具发展潜力。粉末冶金在创造性方面十分突出，塑造性较强，使得其在新能源材料的发展和应用中占据核心地位。粉末冶金技术的工艺原理使得其在新能源开发中更具经济性与高效性。因此，要大力推进粉末冶金技术在新能源开发应用中的拓展，为新能源的可持续发展提供保障。

参考文献

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[3]安鹏，彭明军，史方杰.粉末冶金技术的应用[J].化工设计通讯，2016，10：18.

粉末冶金设计范文第8篇

【关键词】粉末冶金 模具 仿真技术 加工方法

中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-111-01

0引言

粉末冶金是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料，通过过压制成形、烧结等工艺过程，制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在，这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。在粉末冶金工业中，模具对于在很多工序中都有所应用，并且对于整个生产工艺也具有较大的影响。粉末冶金模具是粉末冶金制品生产的重要工艺装备，粉末冶金模具的质量对粉末冶金制品的质量具有直接的影响。然而，粉末冶金模具的质量主要取决于它的加工过程。因此，对于粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究，对于粉末冶金工业具有重大的意义。

1 粉末冶金模具的加工方法

目前，对于粉末冶金模具的先进加工方法种类很多，其中各种加工方法也是各有特点。现就几种主要的粉末冶金模具加工方法进行介绍，并对各种方法的特点和对粉末冶金模具的影响进行探讨。

1.1 电火花加工方法

电火花加工的方法，是通过在放电瞬间产生剧烈高温。然后，利用这一高温将工件的表面熔化（甚至汽化），从而达到机械加工的目的。这种加工方法在一些难以加工的超硬材料加工中具有明显的优势。

（1）电火花加工方法的特点

电火花加工方法能够有效的填补常规的机械加工方法对于难加工材料的不足，适用于对于强度高、熔点高、硬度高等难加工的材料的加工。另外，由于电火花加工方法直接利用电能与热能进行加工，因此在加工过程中可以实现加工的自动化控制。再者，这种加工方法的精细度很高，对于粉末冶金模具这种加工质量要求较高的产品是一种较为合适的加工方法。不过，这种方法也存在着一定的缺点，那就是利用电火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度较高，会对粉末冶金工业造成一定的影响。

（2）电火花加工方法在模具加工中的应用

在粉末冶金模具电火花加工中，常是通过使用数控电火花机床来进行加工的。数控电火花机床可以实现粉末冶金模具的精密加工，确保满足粉末冶金模具的质量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面质量等方面将发挥重要的作用。

1.2 仿形磨削加工方法

利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具，即是通过利用专门的平面磨床，通过仿形尺对粉末冶金模具进行仿形磨削。这种粉末冶金模具加工方法的特点是其加工生产的粉末冶金模具的精密度较高，且表面较为光滑、平整，粗糙度较低。这种加工方法的缺点是加工效率较低。

1.3 数控线切割加工方法

数控线切割加工的方法，是通过将金属丝电极安装在一个转动的贮丝筒上，然后分别将被切割工件与金属丝电极接到高频电源的正、负极上，通过计算机技术控制控制电极的移动方向，并通过电火花加工达到自动切割的目的。

数控线切割方法是计算机技术与电火花加工技术的结合，可以发挥电火花加工方法的优点，还可以实现自动切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于这种加工方法对于电极没有特别的要求，并可以对各种硬度和形状的工件进行加工。数控线切割加工的方法，还可以反复的使用电极丝，加工损耗小、精度高等特点，非常适合粉末冶金模具的加工生产。因此，数控线切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。

2 粉末冶金模具的数控加工动态仿真

计算机仿真技术在各类科技领域都有广泛的影响，随着计算机仿真技术不断发展成熟，已经可以应用到产品从概念设计到结束使用寿命的整个周期的各个环节中，其中在产品的加工阶段应用更为广泛。在粉末冶金模具的加工过程中，仿真技术的应用将对粉末冶金模具的加工行业，甚至整个粉末冶金工业都具有重要的意义。

在粉末冶金模具的加工过程中，建立一个较为精确的数控加工动态仿真模型，通过模拟整个模具加工过程，从而获得在粉末冶金模具加工过程中所需的几何数据和力学信息，以及加工过程中可能发生的不良影响和可能出现的偏差值。通过数控动态仿真模型，便可以在加工前获得准确的信息，规避可能产生的不良影响，有效的降低了加工失误、偏差等现象发生的可能性。

在粉末冶金模具的加工过程中，利用精确的数控加工动态仿真模型，可以获得准确的数控加工代码，避免加工的错误和偏差；另外，还可以对加工误差值、刀具磨损等进行预测，为保证粉末冶金模具的质量要求和刀具的更换提供重要的参考信息。因此，在粉末冶金模具的制造加工过程中，计算机仿真技术发挥了重要的作用，对于保证模具加工生产的质量和提高模具生产效率都有很大的帮助。

3 结语

粉末冶金模具的加工，对于粉末冶金制品的质量具有很大的影响。目前，对于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的发展空间，计算机仿真技术在粉末冶金模具加工中的应用，也还需要人们不断的进行发展和研究。

参考文献：

[1] 陶希海.粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究[J].工艺与装备，2009（4）.

粉末冶金设计范文第9篇

关键词：粉末冶金；汽车零件；金属粉末；高性能

粉末冶金材料是指用若干种金属粉末或是金属粉末与非金属粉末作原料， 通过按比例配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种生产工艺过程也就是粉末冶金法， 它属于一种不同于熔炼和铸造的方法。由于其生产工艺过程与陶瓷制品工艺极为相似， 所以粉末冶金法又被称为金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制造某些具有特殊性能材料的方法， 同时也是一种无切屑或少切屑的加工方法。它具有生产效率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等特点。但其也存在一定的缺陷，如金属粉末和模具费用高， 制品大小和形状受到一定限制， 制品的韧性也较差。粉末冶金法常被用于制作硬质合金材料、结构材料、减磨材料、难熔金属材料、摩擦材料、过滤材料、无偏析高速工具钢、金属陶瓷、耐热材料、磁性材料等。

一、粉末冶金技术的含义及其特点

粉末冶金技术附属于材料制备和成形的加工技术，而作为粉末冶金的雏形就是块炼铁技术，块炼铁技术也是人类最初制取铁器的唯一手段，其对人类社会进步作出了巨大贡献。

1、 粉末冶金技术的含义

粉末冶金的方法其实诞生已久。人类早期通过机械粉碎法来制取金、银、铜和青铜的粉末，用来当作陶器等的装饰涂料。早在200年前，一些欧洲国家，如俄、英等国就曾大规模的制取海绵铂粒，并经过热压、锻和模压、烧结等加工工艺来制造钱币和一些贵重器物。1890 年，美国的库利吉发明用粉末冶金方法制造灯泡用钨丝，从而奠定了现代粉末冶金技术的基础。直到1910年左右，人们已经开始用粉末冶金法来大量制造了钨钼合金制品、青铜含油轴承、硬质合金、集电刷、多孔过滤器等，并逐步形成了一整套粉末冶金相关技术。上世纪30年代，旋涡研磨铁粉和碳还原铁粉技术问世后，从而为粉末冶金法制造铁基机械零件较快的发展机遇。从第二次世界大战后，粉末冶金技术得到了较快的发展，新型的生产工艺和技术装备、新的材料和制品不断出现，开拓出一些能制造特殊材料的领域，成为现代工业中的重要组成部分。

2、 粉末冶金技术的主要作用

由于粉末冶金技术的具有特殊优点，使其已成为解决新材料问题的有效途径，而且在新材料的发展中历程中发挥着举足轻重的作用。

粉末冶金技术由于其可以在最大限度地来减少合金成分发生偏聚，消除粗大且不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土储氢材料、高温超导材料、稀土催化剂、新型金属材料上具有独特的作用。同时还可以制备非晶、纳米晶、准晶、微晶以及超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料由于具有优异的电学、光学、磁学和力学性能。因此可以较容易地实现多种功能类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

二、粉末冶金技术的发展趋势

随着汽车和飞机零件以及切削和成形工具发展的需要，粉末冶金制造零部件的强度和质量都得到了较好的改善和提高。汽车制造业作为粉末冶金零件的最大用户，1996 年汽车行业占有美国粉末治金零件的市场份额的69%，成为美国粉末冶金零件的最大市场。发展粉末冶金需要制取新技术、新工艺及其过程理论。

1 、向全致密化发展

粉末冶金的重点是超细粉末和纳米粉末的相关制备技术，机械合金化技术，快速冷凝制备非晶、微晶和准晶粉末制备技术，粉末粒度、结构、形貌、成分控制技术，自蔓延高温合成技术。粉末冶金技术发展的总趋势是向超细、超纯、粉末特性可控方向发展，从而建立以“净近形成形”技术为中心的各种新型固结技术及其过程模过程理论，如粉末注射成形、挤压成形、喷射成形、温压成形、粉末锻造等。建立以“全致密化”为主要目标的新型固结技术及其过程模拟技术。

2 、向高性能化、集成化和低成本等方向发展

粉末冶金制造零部件相关的新的成形技术层出不穷，如：粉末注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形等新技术不断涌现。目前， 粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向发展。有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展；制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金；用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金；制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金；加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

3 、粉末冶金产业化发展

由于相邻学科和相关技术的相互渗透和结合.更赋予了粉末冶金新的发展活力。粉末冶金新工艺层出不穷。粉末冶金产业化是指这些技术已比较成熟。甚至在一些国家已有生产规模，但主流还处于研究成果向产业化转化的过程之中。其工艺、设备、市场等已为产业化准备了条件，可以产业化，取得社会效益和经济效益。主要是指该技术实现产业化、集群化、模块化发展。其主要应用领域有汽车用粉末冶金零部件，汽车制造业仍是粉末冶金（PM）发展的牵引力；粉末注射成（PowderInjection Molding（PIM））温压成形技术（Warm Compaction）在众多为提高PM 件密度的生产方法中。温压成形技术被认为是最为经济的一种新工艺。本文将重点介绍以下产业化技术：

① 温压技术

温压技术在上世纪90 年代被誉为粉末冶金技术上重大突破，并于1990年取得了第一项采用一次压制烧结工艺制备高密度铁基（P / M）零件的美国专利。该技术可以使烧结钢中的孔隙度降低到6 %左右，而传统技术的孔隙度为10%以上，产品的密度能达到7.3g/cm3或以上，因此较大程度的拓宽了高密度、高强度烧结钢零件在工业上广泛应用的可能性。

② 模壁

模壁和温压是两个平行的提高铁基结构零件密度的方法。近年来，发展最迅速的是干模壁技术，即采用静电的方法，从而将干剂粉末吸附到模壁上进行，从而很好的避免了湿模壁在制备过程中压坯表面易于粘粉的缺点。

③注射成形

金属注射成形（MIM）是一种将塑料注射成形与粉末冶金技术结合而成的近净成形技术，此技术也是国内外公认的21 世纪粉末冶金的主流技术，被称为“第五代加工技术”。而且该技术也最适于用来大批量生产一些三维复杂形状的零件，同时还可以实现自动化连续作业，从而大大提高生产效率。目前，在一些发达国家，MIM技术已经成为一项最具竞争力的金属成形技术，而且开始大量用于不锈钢粉末冶金生产。

三、粉末冶金机械零件的制造现状与挑战

我国粉末冶金技术起步较晚，自1958年诞生以来，一直是处在蹒跚学步的状态中，而且一直不被人们重视，被当做是一个没有前景的小行业来对待。然而从世界粉末冶金行业发展状况来看，粉末冶金行业却是一个最具市场活力，发展速度极快，同时应用范围也是最广的冶金技术，尤其是日本在粉末冶金技术方面发展飞快，每年生产烧结含油轴承十几亿只。直到上世纪80年年代初，在我国体制改革的大潮中，粉末冶金零件行业正式划归当时的“基础件工业局”进行管理，并结束了粉末冶金零件行业自身自灭的状态，从而得到相应的发展机遇。我国自上世纪90年代至今约20多年间，粉末冶金零件得到迅猛发展，同时也经受住了金融危机的不利影响。

表1是我国自2007-2011年间粉末冶金分会53家会员企业的数据进行统计的结果，虽然我国粉末冶金行业目前显示出盎然生机，但也面临着各方面的挑战。现笔者将自己的针对其中的一些问题以及看法和相应的意见提供给大家参考：

四、粉末冶金机械零件制造技术在汽车行业的应用现状与前景

近年来，由于人们生活观念的改变，同时人们的环保意识也不断提高，因而轻量化的汽车也越来越受人们的亲睐，从而汽车工业也开始大量使用轻质合金材料，如铝合金、镁合金来生产汽车零部件。也正是由于粉末冶金能够很好的避免成分偏析，又可以满足具有各种特定性能的零部件一次性成型的要求。

目前粉末冶金汽车零件主要有两个市场，一个为汽车生产商市场，另一个为汽车维修服务点，即维修配件市场。而汽车生产商市场则是粉末冶金零件的主要市场，通常情况下，汽车生产商会与粉末冶金零件制造企业进行定向合作，从而导致其他零件制造企业难以插足获利。而维修配件市场相对来说则要开放的多，而且需求量也较大，但大多都是存在某些质量问题的货物。从表2可知，我国在汽车制造行业中对粉末冶金技术制造的零件的使用量只有日本的2/3左右，但我国的粉末冶金制造的零件的总量却要比日本的多，可见粉末冶金汽车零件的市场潜力是巨大的。

我国目前汽车行业正处于蓬勃发展期，因此也给我国粉末冶金零件制造企业带来了难得市场机遇。同时根据美国一家信息分析中心预测，2020年我国汽车销量将达到2000万辆，届时中国将超过美国成为全球汽车销量第一的国家。而我国粉末冶金汽车零件的主要制造企业有三十多家，且其主要生产的零部件为汽车所使用的一些轴承或者是小配件，总体呈现出还是处于相对来说较为低端的位置，而关于发动机或调速箱等关键部位的零部件则基本上是整体通过国外进口，同时随着全球经济一体化趋势的不断加速，我国粉末冶金企业毕竟面对国际化市场，这对我们来说既是机遇也是挑战。因此就需要我国粉末冶金企业把握机遇，迎难而上，主动积极的溶于国际化市场当中。

参考文献

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粉末冶金设计范文第10篇

【关键词】粉末冶金上盖 ； 三点焊 ； 振动试验 ； 力学性能

【中图分类号】G64 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）27-0008-01

1.引言

材料与制造技术的进步使粉末冶金零件取代各种应用的铸锻零件日益有吸引力。有时往往需要将粉末冶金零件相互连接或与其它材料相连接，制成一体零件。鉴于粉末冶金的独特材料组成和能压制成为复杂几何形状，因此，粉末冶金零件生产的灵活性具有巨大经济优势。

压缩机设计的目标将集中在轻量化、改进结构整体性及减低制造与组装成本上。满足设计准则的能力需要制造技术与新材料可达到较高强度，较长耐久性，较好质量及较低成本。粉末冶金零件能全面满足这些要求，因此，粉末冶金零件正在不断地替代汽车制造中使用的各种其它生产方法[1]。现已采用压缩机中三点焊的连接方法，研究粉末冶金上盖与结构钢筒体之间的三点焊接性。

2.试验材料与方案

2.1 材料与仪器

试验材料：LG粉末冶金上盖、铸铁上盖、GQ046Y4筒体、振动金属板。

试验仪器：气体保护焊机、UD？鄄T2000振动试验台（SAI90？鄄T2000？鄄53A？鄄ST）。

2.2 试验方案

将粉末冶金上盖和铸铁上盖分别在GQ046Y4筒体中进行三点焊接。制备样件数量5个，其中编号2？鄄1、2？鄄3、2？鄄5为粉末冶金上盖，2？鄄2、2？鄄4为铸铁上盖。将样件用夹具固定于试验台，夹具与台面力矩要求88N/m，在水平方向按试验条件：频率200Hz，加速度 20g，轴向水平，推力 67KN进行持续4小时振动试验，每过1小时对样件焊点进行检查，查看焊点是否脱落，并记录数据。试验结束后，线切割样件焊点，通过光学显微镜对焊点进行金相分析。确认粉末冶金焊点的力学性能。

3.试验结果

3.1 振动试验结果

振动试验是让样件承受一段给出频率的正弦振动或承受在一定的时间周期内处于离散的频率的正弦振动。是为了了解产品的耐振寿命和性能指标的稳定性，寻找可能引起破坏或失效的薄弱环节，对系统在模拟实际环境的振动、冲击条件下进行的考核试验。

振动试验后，对样件焊点沿中心线切割，分析结果见表1。

由上表数据可知，在持续4小时的振动试验后，只有粉末冶金2-5样件焊点未振脱，铸铁两样件全部振脱。可以初步确定粉末冶金三点焊接已达到可以接受的最低焊接强度。

试验结束后，除了确认焊点是否振脱外，还对样件的其他部位进行了检查，结果发现，编号2？鄄4样件中，铸铁上盖脖子中部已经断裂。由于在振动试验后才发现铸铁上盖振裂，所以无法判断焊点振脱和上盖振裂的先后顺序，但可以说明本次振动试验强度已达到压缩机所能承受的最大值。

4.结果分析与讨论

2？鄄1样件持续一个小时后焊点就振脱，主要是焊接工艺问题，焊偏导致焊缝未充满，未能与基体形成牢固的结合，而只是靠焊缝局部应力胶合，随着振动时间的增长，应力渐渐减弱，故造成很快脱落。

由于金属材料本身存在空隙或夹渣，加之焊接过程中焊料熔渣的影响（熔渣的氧化性增大时，有CO引起的气孔倾向增加；熔渣的还原性增大时，则氢气孔的倾向增加），所以任何材料在焊接过程中，焊点内部都会有或多或少的气孔形成，是不可避免的。

分析粉末冶金上盖焊接样件2？鄄3焊点振脱的原因：1.粉末冶金基体与焊缝界面存在气孔，气孔的存在减少了结合面的有效截面积，破环了焊点熔合区的致密性，降低了接头的疲劳性。焊点的熔合区是焊缝和基体金属的交接过渡区，焊缝和基体有良好的结合在很大程度上决定着焊接接头的性能。而气孔作为应力集中因素，在振动过程中只是加大了焊点脱落的可能性；2.三焊点中有一焊点出现烧穿现象。可能是由于操作者在焊接电流一定的情况下，焊接速度过慢造成的。焊缝中有穿孔会严重影响焊接接头的力学性能，也是该样件焊点振脱的主要原因。

振动试验后，粉末冶金三点焊2？鄄5样件焊点完好， 2？鄄3样件焊点脱落，通过比较两者金相形貌，分析发现，焊缝-基体结合面的状态与粉末冶金焊接牢固性有一定关系，结合面无气孔，提高了焊接结合强度，延长了样件使用寿命。

综合考虑，振动样件焊点强度：2？鄄5>2？鄄2≥2？鄄3，2？鄄4>2？鄄1，表明粉末冶金上盖三点焊接性能等效于铸铁上盖三点焊接性能。

5.结论

（1）本次振动试验条件可以作为考核压缩机三点焊强度的参考标准。

（2）粉末冶金三点焊接力学性能等效于铸铁上盖三点焊接力学性能。

（3）通过本次试验可说明，粉末冶金上盖应用于压缩机三点焊是可行的，且具有良好的可靠性。

（4）粉末冶金基体与焊缝结合面存在少许气孔虽然可以达到本次试验要求，但对粉末冶金焊接件使用寿命影响较大。要尽量避免在结合面形成气孔，进一步提高焊接质量。

参考文献