Вопросы о порошковой металлургии

1. Что такое порошковая металлургия?

Порошковая металлургия — это технология, которая производит металлические порошки и использует металлические порошки (иногда с небольшим количеством неметаллического порошка) в качестве сырья для производства материалов или изделий путем смешивания, формования и спекания. Она включает в себя две части, а именно:

(1) Производство металлических порошков (включая также порошки сплавов, далее именуемые «металлические порошки»).

(2) Использование металлических порошков (иногда с небольшим количеством неметаллического порошка) в качестве сырья путем смешивания, формования и спекания для производства материалов (называемых «материалами порошковой металлургии») или изделий (называемых «изделиями порошковой металлургии»).

2. Каковы наиболее важные преимущества порошковой металлургии?

Порошковая металлургия имеет два наиболее важных преимущества:

(1) Может изготавливать материалы и изделия, которые невозможно или сложно изготовить с использованием других процессов, например, пористые, потоотделительные, амортизирующие, звукоизоляционные материалы и изделия, тугоплавкие металлические материалы и изделия, такие как вольфрам, молибден, титан, а также металлопластиковые, биметаллические и другие композиционные материалы и изделия.

(2) Он может напрямую производить продукцию, которая соответствует или близка к требованиям к размеру готовой продукции, тем самым сокращая или исключая механическую обработку. Коэффициент использования материала может достигать 95% и более. Он также может заменить медь на железо в некоторых продуктах, достигая «экономии материалов и энергии».

3. Что такое "на основе железа"? Что такое порошковая металлургия на основе железа?

На основе железа относится к составу материала с железом в качестве матрицы. Порошковая металлургия на основе железа относится к общему термину для процесса изготовления материалов и изделий порошковой металлургии (механических деталей на основе железа, антифрикционных материалов, фрикционных материалов и других материалов порошковой металлургии на основе железа) с железом в качестве основного компонента путем спекания (включая также порошковую ковку).

 

4. Какие основные типы методов производства порошков используются в порошковой металлургии?

Методы производства порошков в основном делятся на две категории: физико-химические методы и методы механического дробления. К первым относятся метод восстановления, метод электролиза и карбонильный метод и т. д.; ко вторым — метод измельчения и метод распыления.

5. Каково применение метода восстановления для получения металлического порошка?

Данный метод представляет собой метод использования восстановителя для удаления кислорода из оксидов металлов с целью получения металлического порошка.

6. Что такое восстановитель?

Восстановитель относится к веществу, которое может отнимать кислород у оксида. Восстановитель, используемый для приготовления металлического порошка, относится к веществу, которое может отнимать кислород у оксида металла. Что касается оксидов металлов, любое вещество, сродство которого к кислороду больше, чем сродство металла к кислороду, называется восстановителем для оксида металла.

7. Какова цель восстановительного отжига порошков?

Целями восстановительного отжига порошков являются в основном следующие три аспекта:

(1) Удалить оксидную пленку с поверхности частиц металлического порошка;

(2) Удалить посторонние вещества, такие как газ и влага, адсорбированные на поверхности частиц;

(3) Устранить наклеп частиц.

8. Какие общие элементы для определения свойств порошков используются в порошковой металлургии?

В порошковой металлургии обычно используются три параметра для определения свойств порошка: химический состав, физические свойства и технологические свойства.

9. Каковы основные физические свойства порошков, используемые в порошковой металлургии?

Физические свойства порошков, используемых в порошковой металлургии, в основном включают следующие три параметра:

(1) Форма частиц порошка;

(2) Размер частиц порошка и гранулометрический состав;

(3) Удельная поверхность порошка.

10. Каковы основные технологические свойства порошков, используемых в порошковой металлургии?

Технологические свойства порошков, используемых в порошковой металлургии, в основном включают следующие пять пунктов:

(1) Насыпная плотность;

(2) Плотность нанесения:

(3) Текучесть;

(4) Сжимаемость;

(5) Формуемость.

11. Что определяет форму частиц порошков, используемых в порошковой металлургии? Каковы основные типы?

Из-за различных методов приготовления порошка, формы частиц также различаются. Как правило, они бывают нерегулярными, чешуйчатыми, полиэдрическими, дендритными, зернистыми, сферическими, каплевидными, волокнистыми...

12. Каков размер частиц порошка? Какой метод обычно используется для его определения?

Размер частиц порошка относится к размеру частиц порошка. Обычно определяется путем просеивания.

13. Каков гранулометрический состав порошка?

Гранулометрический состав порошка также называется распределением размеров частиц. Он относится к весовому проценту каждого уровня порошка в порошке.

14. Каков диапазон размеров частиц порошка?

Диапазон размеров частиц порошка относится к размеру частиц порошка, которые варьируются между двумя указанными размерами частиц. Если диапазон размеров частиц порошка составляет -80+150 меш, это означает, что размер частиц этих порошков равен или меньше 80 меш, но больше 150 меш. Другими словами, эти порошки проходят через сито 80 меш, но не через сито 150 меш.

15. Что такое просеивание порошка?

Просеивание порошка относится к методу просеивания размера частиц порошка.

16. Что такое ситовый анализ порошка?

Ситовой анализ порошка представляет собой метод просеивания образца порошка с помощью набора стандартных сит для определения процентного содержания массы каждого слоя порошка и выражения распределения размеров частиц порошка.

17. Каков номер ячейки сита?

Номер ячейки сита (например, стандартного сита Тейлора) означает количество всех ячеек на длине 1 дюйм.

18. Какова удельная поверхность порошка?

Удельная площадь поверхности порошка относится к сумме площадей поверхности всех частиц 1 грамма порошка (c㎡ или ㎡), также известной как грамм-удельная площадь поверхности.

19. Какова плотность насыпного порошка?

Насыпная плотность порошка определяется как масса порошка на единицу объема, измеренная путем свободного высыпания порошка в стандартный контейнер (мерный стакан) при ограниченных условиях с последующим его соскребанием с поверхности, и выражается в г/см3.

20. Какова плотность утряски порошка?

Когда порошок свободно оставлен в стандартном контейнере, из-за трения между частицами образуется арочный мост. Если порошок вибрирует в ограниченных условиях, чтобы разрушить арочный мост, масса порошка на единицу измеренного объема называется плотностью утряски порошка.

21. Какова плотность прессованных зеленых листов?

Плотность прессованных сырых листов — это среднее значение фактической массы единицы объема прессованных сырых листов, выраженное в г/см3.

22. Какова относительная плотность прессованных сырых листов и относительная плотность спеченных деталей?

Отношение плотности сырой заготовки к плотности плотного материала того же состава называется относительной плотностью сырой заготовки; отношение плотности спеченной детали к плотности плотного материала того же состава называется относительной плотностью спеченной детали.

23. Какова текучесть порошка?

Текучесть порошка — это качественный термин, описывающий свойства порошка, протекающего через определенное отверстие. Обычно она выражается временем (с), необходимым для прохождения 50 граммов порошка через воронку с выходным отверстием 2,54 мм и углом конуса 60 градусов.

24. Какова сжимаемость порошка?

Сжимаемость порошка относится к степени, в которой порошок может быть сжат при определенном единичном давлении (например, 392 МПа, т. е. 4TF/см²). Это свойство обычно выражается плотностью сырого пресса. Сжимаемость порошка отражает необратимую способность порошка к деформации при воздействии давления и является важным параметром физических свойств порошка.

25. Какова формуемость порошка?

Формуемость порошка относится к способности порошка сохранять определенную форму после формования. Ее можно измерить с помощью барабанного испытания и выразить прочностью на сжатие или изгиб прессованного сырого тела.

26. Что такое порошкообразование?

Формование порошка — это процесс обработки металла, который производит твердые детали из материала заданной формы и размера путем смешивания металлического или неметаллического порошка со связующим веществом и последующего прессования или впрыскивания его с использованием специального оборудования (например, порошкового пресса или машины для литья порошка под давлением). Эта технология широко используется в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая, электронная, автомобильная и медицинская, особенно технология литья под давлением металлического порошка (MIM), которая позволяет производить сложные и высокоточные детали, такие как небольшие трехмерные структуры. Основные преимущества технологии формования порошка включают возможность массового производства сложных и высокоточных деталей, возможность изготовления композитных материалов, а также высокий коэффициент использования сырья и высокую эффективность массового производства.

27. Каковы специальные методы формования порошка?

Существует пять основных методов формования специальных порошков:

(1) Изостатическое прессование;

(2) Непрерывное формование;

(3) Формование без давления;

(4) Высокоэнергетическая формовка;

(5) Литье под давлением.

28. Какова цель смешивания порошков?

Смешивая порошки, порошковые компоненты с различными свойствами могут образовывать однородную смесь, которая благоприятствует прессованию и спеканию, гарантируя однородность материала изделия и стабильность его характеристик.

29. Как влияет продолжительность смешивания порошка на порошок?

Время смешивания порошка должно определяться в соответствии с конкретными требованиями к порошку и условиями оборудования. Если время слишком короткое, смешивание будет неравномерным; если время слишком длинное, возникнет много неблагоприятных факторов, таких как упрочнение металлических порошков, таких как железо и медь, и изменение формы частиц и распределения размеров частиц.

30. Каково назначение основных частей пресс-формы?

Назначение основных деталей пресс-формы: матрица, наружная поверхность формуемой заготовки; верхний пуансон, верхний торец формуемой заготовки; нижний пуансон, нижний торец формуемой заготовки; стержень сердечника, внутренняя поверхность формуемой заготовки; прессующая втулка, наружная поверхность и торец формуемой заготовки.

31. Каковы принципы выбора материалов для изготовления форм для порошковой металлургии?

Основные части пресс-формы для порошковой металлургии должны быть изготовлены в соответствии с их конкретными условиями использования, а износостойкость, технологичность, стоимость и другие факторы материала должны быть всесторонне рассмотрены и разумно выбраны. Его твердость должна достигать HRC55 или выше. Углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь и цементированный карбид могут соответствовать требованиям твердости и прочности.

32. Из каких материалов изготовлены детали пресс-формы?

Матрица и стержень сердечника могут быть изготовлены из углеродистой инструментальной стали (T10A, T12A и т. д.), легированной инструментальной стали (GCr15, Cr12, 9CrSi, Cr12Mo, Cr12W, Cr12MoV, CrWMn, CrW5), быстрорежущей стали (W18Cr4V, W9Cr4V, W12Cr4V4Mo), твердого сплава (твердого сплава на стальной связке, YG15, YG8); пуансон может быть изготовлен из углеродистой инструментальной стали (T8A, T10A), легированной инструментальной стали (GCr15, Cr12, 9CrSi, Cr12Mo, CrWMn, CrW5); прессующая втулка может быть изготовлена ​​из легированной инструментальной стали (GCr15, 9CrSi, Cr12, Cr12Mo, CrWMn, CrW5).

33. Как целенаправленно выбирать материалы для пресс-форм?

Для прессования деталей большими партиями необходимо использовать материалы с хорошей износостойкостью, такие как быстрорежущая сталь и твердый сплав; для прессования деталей малыми партиями можно использовать дешевые материалы, такие как углеродистая инструментальная сталь. Для прессования деталей сложной формы следует использовать такие материалы, как легированная инструментальная сталь, которые легко обрабатываются и имеют малую деформацию при термообработке; для прессования мягких металлических порошков, таких как медь и свинец, следует использовать углеродистую инструментальную сталь или легированную инструментальную сталь; для прессования твердых металлических порошковых материалов, таких как вольфрам и молибден, а также твердый сплав и фрикционные материалы, необходимо использовать материалы из твердого сплава. Для прессования деталей высокой плотности следует использовать материалы с хорошей износостойкостью; для высокоточных пресс-форм следует использовать износостойкие материалы, а также максимально использовать твердый сплав.

34. Какова твердость термообработки основных частей пресс-формы для порошковой металлургии?

Твердость основных частей пресс-формы для порошковой металлургии составляет: для женской матрицы требуется HRC60-63 для стальных деталей, HRC64-72 для деталей из карбида на стальной связке и HRA88-90 для деталей из карбида; для стержня сердечника требуется HRC60-63, твердость тонкого стержня сердечника может быть соответствующим образом уменьшена, а локальная твердость соединения подвижного стержня сердечника составляет HRC35-40; для пуансона требуется HRC56-60; для прессующей втулки требуется HRC53-57. Защитная втулка не подвергается термической обработке; или она закалена и ее твердость составляет HRC28-32.

35. Что такое однослойные и двухслойные компакты?

Однослойные прессовки — это прессовки, изготовленные из порошков одинакового состава; двухслойные прессовки — это прессовки, состоящие из двух слоев порошков разного состава; многослойные прессовки — это прессовки, изготовленные из более чем двух слоев порошков разного состава.

36. Каковы наиболее распространенные дефекты уплотнения и их причины?

Наиболее распространенные дефекты уплотнения и их причины:

(1) Неравномерная плотность.

Причины включают: неравномерную степень сжатия различных деталей; низкую чистоту обработки пресс-формы, повышенное сопротивление трению; недостаточную смазку; необоснованный размер детали (слишком большое соотношение сторон, слишком большое отношение длины к толщине стенки...); неправильный метод прессования.

(2) Трещины.

Причины включают: неравномерную плотность; плохую формуемость порошка, большой упругий эффект отпрессованных сырых листов; неправильный метод извлечения из формы; плохую жесткость формы; форма имеет обратную конусность.

(3) Потеря кромок и углов.

Причинами являются: плохая формуемость порошка; низкая плотность прессованных сырых листов.

(4) Поверхностные царапины.

Причины включают: царапины на поверхности плесени; узелки плесени.

37. Что такое спекание в порошковой металлургии?

Спекание является одним из основных процессов в порошковой металлургии. Обычно порошок или прессованные зеленые листы нагреваются до температуры от 2/3 до 4/5 от температуры плавления основного компонента, так что частицы подвергаются физическим и химическим процессам, таким как связывание, для формирования требуемого материала или продукта.

38. Что такое защитная атмосфера спекания? Какова ее функция?

Защитная атмосфера при спекании — это атмосфера, используемая для предотвращения окисления порошковых изделий во время спекания.

Защитная атмосфера может предотвратить окисление спеченных деталей, уменьшить количество оксидов на поверхности частиц порошка, удалить газы и влагу, адсорбированные на поверхности частиц порошка, а также гарантировать, что порошковые изделия на основе железа не будут ни обезуглероживаться, ни науглероживаться.

 

39. Какие защитные атмосферы обычно используются при спекании?

Защитной атмосферой при спекании обычно являются восстановительные или нейтральные газы, такие как водород, разложившийся аммиак, оксид углерода, азот и вакуум.

40. Каковы области применения пористых свойств материалов, полученных методом порошковой металлургии?

Пористость является одной из важных характеристик материалов порошковой металлургии. Используя эту характеристику, мы можем:

(1) Изготовить потеющие материалы. То есть пропитать поры обычных материалов порошковой металлургии веществами с низкой температурой плавления. При работе при высокой температуре пропитанные вещества плавятся и просачиваются, заставляя материал «потеть» для рассеивания тепла. Таким образом, обычные материалы могут заменить дорогие жаропрочные сплавы и еще больше повысить температуру использования жаропрочных деталей.

(2) Изготовление фильтрующих материалов. Используется для фильтрации газа, фильтрации и фильтрации яда и т. д.

(3) Пропитка антифрикционных средств для производства подшипников с масляной и безмасляной смазкой; пропитка специй для производства ароматизированных изделий ручной работы и т. д.

(4) В некоторых случаях железо используется для замены цветных металлов, таких как медь и свинец.

(5) Производство виброизоляционных, шумопоглощающих, изоляционных и других материалов.

(6) Увеличить удельную площадь поверхности материала и использовать его в качестве носителя вещества (например, носителя катализаторов и т. д.).