探析粉末冶金材料溫壓成型新技術

趙奇

摘 要：通過粉末冶金可以將材料設備與設備上的零件融為有機的整體，并通過高效、節能以及環保等制造型的技術，可以將粉末冶金材料溫壓成型。現今該項技術已經在工業上得到廣泛應用，對于零件生產以及材料生產過程都會產生很大作用。就目前來看，其已經成為我國材料發展的前沿領域。該文主要對粉末冶金材料溫壓成型的新技術進行分析，以期在今后該項技術可以獲得新一輪的發展。

關鍵詞：粉末 冶金材料 溫壓成型

中圖分類號：TF124.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0057-02

粉末冶金成型技術主要含有溫壓技術、流動性的溫壓技術以及模壁潤滑技術、高速壓制技術等新技術。通過對粉末冶金新技術的利用以及該項工藝在現今得到的發展，可以幫助我國的高技術工業獲得新的發展。就目前來看，我國的粉末冶金技術為了適應社會發展的需求，也在進行新的改革。現今，該項技術主要向著低成本、高致密化以及高收入、強性能的方向進行新一輪的發展。我國的粉末冶金零件成型技術已經發展了近10年，可以對現今的粉末冶金技術進行全面提高。隨著現今我國工業化的發展迅速，工業上對粉末成型制品的需求量也得到提高，對其質量也產生了更高要求[1]。現今，對粉末成型工業的發展產生制約的因素主要有粉末材料以及粉末成型所使用的專用壓制設備。由于在粉末成型的零件中高強度、精度以及形狀較為復雜的零件占有的比重越來越大，且有占據主要地位的趨勢，對粉末成型壓機的性能以及精度也提出了更為嚴格的要求。隨著粉末成型技術的日益發展以及市場上產生的新需求，多臺面的復雜零件在其中占據的比例也將不斷擴大。粉末壓機在實際生產的過程中，壓制設備對于粉末壓制零件的成型精度也將會起到新的作用。

1 粉末成型技術的原理分析

粉末成型技術是對計算機的輔助設計進行利用或利用實體反求的方式對相關信息以及零件所需的幾何形狀、材料、結構信息進行采集，從而在計算機中建立數字化的模型。將所得到的信息輸入到計算機進行控制的機電集成系統中后，再逐點逐面進行所需材料的三維成型工作。對其經過必要的處理之后，使其外觀、性能以及強度都達到設計要求，從而對原型進行快速準確的制造，并對零部件進行制造的現代化方式[2]。現今，所使用到的快速原型制造技術所采用的原理都是對分層疊加法進行利用，也就是對計算機輔助設計文件以及進行的分層切片進行分層分步驟處理，對計算機控制的成型機進行利用，從而完成材料的形體制造工作。快速原型制造技術現今在模具、汽車以及航空航天、醫療器具等方面都得到了相應的應用，按照快速原型制造技術產品功能，可以將應用分為原型、零部件、模具等方面。

2 溫壓技術

溫壓技術主要指的是在粉末冶金領域得到全新技術。利用該項技術可以生產出密度、強度較高且質量優質的零件，因此，在實際應用的范圍也是較大的。溫壓技術主要就是利用特殊的粉末，并將其進行高溫、輸送以及模具加熱燈系統，在其中加入具有特色的潤滑劑制成的預合金粉末以及將其中所用到的模具加熱到140 ℃左右。需要注意的是，應該將溫度的波動控制在12.5 ℃之內，之后再和常規的粉末冶金技術進行統一，開展壓制以及燒結工作，最終就可得到粉末冶金的零件。這項技術就被稱為溫壓技術。該項技術的關鍵點在于溫壓粉末制備以及溫壓系統。由于使用到了粉末冶金零件以及溫壓技術，就可對生產的綜合成本得到有效降低。

3 流動溫壓技術

流動溫壓技術是對粉末進行一定的溫壓以及壓制，在這過程中，對金屬粉末注射成型工藝中存在的特點進行相應的提煉，從而形成的一種全新性冶金零部件形成技術。該項技術主要是對混合粉末流動性以及填充的成形性進行一定的提高，使其可在80 ℃或130 ℃下，對傳統壓機上可精密成型的幾何外形零件進行利用。流動溫壓技術可對傳統粉末冶金技術在成型上的不穩定性進行克服，也可防止在金屬注射成形的過程中產生的高成本技術。這樣的技術既是一種新的技術，也具有十分廣闊的發展前景。流動溫壓技術是一種新的粉末冶金部件成型技術，主要特點在于可利用相關設備形成十分復雜的幾何形狀零件。壓坯具有密度高，且均勻性較高的特點，對于各種材料的適用性較高。另外，該項技術的工藝十分簡單，所需要花費的成本較低。就目前來看，流動溫壓技術在現今的使用也還是屬于開始階段，主要是因為關鍵性的制造技術以及致密化機理研究沒有得到全面的應用。

4 模壁潤滑技術

傳統的粉末零件在進行成型的時候，為了使得粉末顆粒之間以及與模壁之間的摩擦減少，在進行粉末混合的時候就應該添加不定量的潤滑劑。但是，由于混進的潤滑劑密度較低，因此，在制成規格較高的粉末冶金零件的時候將產生不利影響。另外，潤滑劑在燒結過程中也會對環境產生嚴重影響，導致燒結爐的使用時間以及生產產品的主要性能也得到降低。模壁的潤滑技術在實際的應用過程中可以將這樣的情況進行有效規避，近年來，利用潤滑技術已經成為在研究粉末成型技術中的熱點問題[3]。現今，要想實現模壁潤滑主要有兩種方式：首先是對模沖復位時與芯桿以及陰膜進行有機配合，在間隙的過程中可以對毛細作用進行利用，從而將液相潤滑劑帶入到陰膜的表面。其次，是對噴槍進行利用，將其中帶有的一種固態潤滑劑粉末直接在壓膜型腔中進行噴射。也就是將裝有粉靴的前部裝有潤滑劑裝置。利用這兩種方式，可以進行常規的壓制成膜工作。

5 高速壓制技術

高速壓制技術主要是國外推行的一項新技術，可以將生產零件的過程與傳統進行的壓制工序保持一致。混合粉進入材料之后，粉末也可通過送粉靴自動將混合粉填充模腔進行壓制成形，在此之后，再將零件頂出，并且可將其轉入到燒結的工序之中。與該項技術存在差異的是壓制的速度與傳統壓制工藝速度還存在一定的不同。相比較而言，傳統的壓制工藝要比該項技術壓制速度低500～1 000倍。其中壓機錘頭的速度在運行的時候可高達2～30 m/s，液壓驅動的錘頭速度也可達到5～1 200 kg左右。粉末在運行的時候，在0.02 s就可對高能量的沖擊進行利用從而產生壓制。在壓制過程中，也可產生一種較為強烈的沖擊波。通過附加的時間間隔，形成多種沖擊，就可到達一種更高密度上。該項技術在應用上的生產率、性能以及密度等都較高，且生產的成本較低，可在制造一些難度較低的閥門、主軸以及齒輪時應用。

6 結語

粉末冶金技術屬于一項應用十分廣泛的零件成型技術，在粉末的冶金技術以及工藝得到迅速發展的今天，可對高技術的發展產生全面推動，也可為材料技術以及材料工程帶來新的發展。現今，從我國粉末冶金技術的整體行業發展來看，其發展的技術水平還較低，各項工業設備也較為落后，與國外的相關技術相比，發展的差距較大。因此，需要對粉末冶金技術進行研究開發，可將我國的技術發展水平與國外的差距進行有效縮短，促使粉末冶金技術滿足社會發展所產生的新需求。

參考文獻

[1] 藺紹江，熊惟皓，黃玉柱，等.溫壓成型和微波燒結TiC/316L復合材料的摩擦磨損特性[J].摩擦學學報，2011（5）：467-472.

[2] 柯美元，成偉華，陳學鋒.潤滑劑對不銹鋼粉末溫壓成型工藝的影響[J].新技術新工藝，2014（7）：112-114.

[3] 鐘喜春，胡庚，郭興家，等.流動溫壓成型黏結釹鐵硼/鍶鐵氧體復合磁體的研究[J].材料工程，2016（4）：9-13.