龍華新區粉末冶金原理常用指南「多圖」

粉末冶金在零部件制造業地位不可取代

近幾年來，經濟的快速發展，帶動了一些零部件生產廠家的發展，粉末冶金是一項將材料和零件成形集于一體，不僅節能高效還能減少污染，節省材料，已經是現代工藝先進的制造技術。粉末冶金在零件制造業中具有不可替代的地位和作用，已經成為零部件生產發展的前沿。首先要確定金屬粉末和粘結劑的搭配比例，當粘結劑比例過大時，會減小喂料的粘度，使金屬粉末顆粒間的接觸減弱，造成后續脫除粘結劑時變形嚴重或坍塌。

　　對于粉末冶金的材料的生產提出來了更高的要求，粉末冶金制品在一定的條件下逐漸的發展成熟，在冶金方法上由于粉末冶金具有制備工藝，結構組成等方面的獨特優越性，可以生產制造出良好的材料，此類材料在特殊應用中發揮非常大的作用，有著廣闊的應用前景。粉末冶金制品一般用于制造高強度耐磨性強的零部件，在機械、電器，設備等有很大的用途，在汽車、機電、農機、電機中也有非常廣泛的用途。濃型放熱氣氛的碳勢較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。

　　隨著社會的日益發展，各個行業都取得了突飛猛進的發展，而推動行業發展巨大的助力則來源于高科技的大力支持。例如，粉末冶金制品，雖然粉末冶金行業在市場上具有很大的發展潛力，應用領域也極其廣闊，但是這些因素并不能表示粉末冶金制品可以在競爭日漸加劇的生存環境中發展，在眾多粉末冶金制品中，只有擁有先進的技術，優質的服務，才能牢牢的抓住用戶的眼球，成為最受市場歡迎的一款粉末冶金制品。對于混煉時粉末和粘結劑的加入順序也有比較嚴格的規定，加料的順序一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。

　　粉末冶金是一門重要的零件成形技術，采用粉末冶金技術新型工藝的不斷出現，必將促進了產業的先進發展，也將為未來零部件的生產帶來光明的道路

快速模具技術

正常生產模具的制造成本通常很高，許多情況下需要制作實驗模具去發現驗證設計生產整個過程中可能遇到的問題，最終的模具肯定要修改。為適應這種情況，出現了許多快速或軟模具技術用來制造滿足幾百件零件試制的實驗模具。

目前鋁合金、顆粒增強環氧樹脂、鈹銅、低碳鋼、不銹鋼及鈷合金等已被用作制造軟的金屬注射模具。由于容易成型，鋅、鋁和鉍合金等偶爾也用于制造試驗模具及樣品原型。

但由于容易劃傷和損壞，最終的生產模具會采用硬質材料。

利用有機硅橡膠模具工藝原理，制作使用壽命有限的MIM塑料注塑模具是一項較新的模具技術。將熔融塑料澆在母模型腔周圍，凝固硬化后，剖開塑料取出母模模型。壓入受限制的模架中，這樣的塑料模具可以用來承受幾百次的低壓注射試驗。

激光快速原型技術是一種非常簡單的模具或原型制造方法，采用激光掃描積分堆積塑料或金屬粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技術的另外一種模具制造工藝是利用堆積的樹脂或紙質模型，采用精密鑄造或電鑄方法制造模具型腔。

這些方法制造的模具表面比較粗糙，精度較低，無法滿足生產模具的苛刻要求。

非常大批量生產用的模腔或其組件，容易磨損，快速模具技術將是一種非常有效的工藝手段。

金屬粉末充模模擬機理和顆粒模擬的使用

對于多相填充流，人們發現可以因為剪切力作用，或是顆粒間的相互作用而形成些獨特的結構。特性使得這一現象尤為突出。這就帶來了一些問題，比如：流體是否均勻，流體是否是多相的且每個組分是否都起著獨立的作用來影響整個流體的流動性。粘結劑比例過小時，喂料的粘度雖然提高，但是容易形成空隙，不容易注射，而且脫粘后制品容易裂紋或開裂。通過觀察流道橫截面上的流體可以發現許多有趣的現象。和中顯示的是橫截面的放大圖，顯示出了相的分離以及年輪一樣的結構。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結劑中的低熔點組分。在這樣的地方很容易產生裂紋。這種結構明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質的流體，其運動方式和均質流體存在著差異。

　　在粉末-粘結劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結劑之間存在著強烈的相互作用，因此顆粒附近粘結劑的運動將受到一定的限制。在這個模型里，將具有不規則形狀的粉末簡化為規則球形的顆粒，每個顆粒周圍包覆著一層粘結劑，這層粘結劑隨顆粒一起運動，即將其看成一個復合單元。因此，當產品的年需求量達到或超過2萬件時，可以考慮選擇MIM工藝。粘結劑的厚度假定是常數，以此確保系統質量的恒定。盡管這些復合單元的周圍還有自由粘結劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運動，還是可將復合單元看成是不受外圍粘結劑介質的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨特性，可以描述粉末的運動情況，因此這個模型在簡單計算每個粉末顆粒的實際運動情況方面較為精準，但對于實際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計算的發散。很難將其應用到諸如粉末等微細粉末的分析。5倍，同時考慮到齒輪高度縱向密度的均勻性，因此粉末冶金齒輪的厚度也是很重要的。所以必須對已有的顆粒模型進行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。

　　結論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動，所以采用傳統的連續介質模型來進行流動模擬存在較大的偏差。很多研究表明，MIM喂料在充模過程中將發生粉末和粘結劑分離的現象。☆表面粗糙度表面粗糙度反應了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構可能對成本沒有什么影響。通過這種方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒徑分布、密度和形狀等）對流動過程的影響。從而可以監視流動過程中粉末的運動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現象。為了簡化三維問題中的計算，還在基于修正顆粒流體動力學的基礎上對該模型進行了修正。