粉末鍛造工藝是一種先進的金屬塑性成形高新技術,它具有高質量、高精度、高效率、低消耗及低成本等優點,符合21世紀低碳、節能、環保的生產要求,滿足現代轎車制造迅速發展的需要。
新型金屬塑性成形工藝——粉末鍛造,先后鍛成汽車差速器行星齒輪和連桿鍛件,并建成世界上第一條粉末鍛造生產線。它是常規粉末冶金工藝和精密鍛造有機結合而發展起來的一種頗具巿場競爭力的無切削金屬加工方法。以金屬粉末為原料,經過預成形壓制,在保護氣氛中加熱燒結及作為鍛造毛坯,然后在壓力機上一次鍛造成形和實現無飛邊精密模鍛,獲得了與普通模鍛件相同密度,形狀復雜的精密鍛件。
它既有粉末冶金成形性能較好的優點,又發揮鍛造變形有效改變金屬材料組織和性能作用的特點,使粉末冶金和鍛造工藝在生產上取得了新的突破,是邊緣專業的學科,特別適宜大批量生產高強度、形狀復雜的結構零件,因此在各工業領域中有較大的推廣意義。
一般的粉末鍛造工藝流程如附圖所示,即對經過適當配方和混合的粉末用于制造普通燒結件相同的方法使其成形,制成低密度的預成形件,并以此作為鍛造毛坯,在燒結后進行熱態鍛造。當預成形體中含有潤滑劑時,在燒結之前應增加潤滑劑脫除工序。燒結后如果冷卻了,必須在鍛造前再加熱。在鍛造后的熱處理之前,常常需要某種程度的機械加工。整個工藝過程中除短時間的鍛造外,全部加熱都在防氧化的保護氣氛內進行。
粉末鍛造工藝的要求
生產實踐表明,要滿足技術上要求的粉末鍛件,與下列主要工序密切有關:
配料及混料
根據不同產品對粉末的材質和性能要求,選擇合適的低合金鋼粉,經配料計算和準確稱取,置于混料機內混和至分布均勻。
壓預成形坯
在壓制機上將粉料壓成預成形坯。對預成形坯的設計應合理,對其密度、質量、質量變化和尺寸要嚴格控制,以避免超負荷而損壞模具。
燒結
在通有還原性保護氣氛的燒結爐中進行,其溫度為1100~1130℃,至完全合金化。然后將燒結體移入無氧化性氣氛的保溫爐中進行保溫。
閉式模鍛
目前燒結體的鍛造工藝有兩種:一是利用燒結體余熱保溫至鍛造溫度時立即進行鍛造,以節約能源。二是在燒結體冷卻至室溫后,又重新加熱,再進行鍛造,此法的能源消耗相對增大。燒結體經致密化閉式模鍛時,可將80%理論密度的燒結體鍛造直至接近100%理論密度。必須指出,在鍛造變形中,預成形坯的形狀設計要合理,以減少金屬的橫向流動及減輕對鍛模的磨損。
粉末鍛件的應用實例
國外轎車中用粉末鍛造方法制造的重要零件。
粉末鍛造工藝的優點
從長期生產實踐看,用粉末鍛造工藝代替普通模鍛,有如下明顯的優點:
成形性能高
由于粉體顆粒較細,倒入模具型腔時,象流體一樣充填型腔各處,成形性能極高,所以各種形狀復雜的鍛件都能順利成形。毛坯對零件的材料利用率已達100%,即不留任何的金屬加工余量以及敷料。