粉末冶金在機(jī)床上的應(yīng)用

來源：www.bemea.org.cn 發(fā)布日期： 2022年10月10日

近十幾年粉末冶金用于制造結(jié)構(gòu)零件并得到了很快的發(fā)展，正在取代一部分常用的結(jié)構(gòu)鋼，已經(jīng)在汽車、摩托車、農(nóng)機(jī)生產(chǎn)等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，而在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用則起步較晚。

粉末冶金是零件制造中特殊成形方法的一種，也是一種少無切削工藝，是將金屬粉末之間或金屬粉末與非金屬粉末按需要的比例混合后在模腔內(nèi)壓制成形，然后經(jīng)過燒結(jié)和精整成為粉末冶金機(jī)械零件。其特點(diǎn)是能節(jié)約材料，節(jié)省機(jī)加工工時(shí)，減少機(jī)械加工設(shè)備，降低成本。粉末冶金零件在機(jī)床行業(yè)的推廣應(yīng)用也是有著廣闊前景的，能為企業(yè)生產(chǎn)起到降本增效的作用，并在材料性能、零件的精度及熱處理等方面有其應(yīng)用的可行條件。

1、從材料性能看應(yīng)用的可行性

機(jī)床零件常用的金屬材料為結(jié)構(gòu)鋼(碳鋼及合金鋼)，一般要求有良好的綜合機(jī)械性能，即在具有一定強(qiáng)度的同時(shí)，又有足夠的韌性。目前應(yīng)用較廣的鐵基粉末冶金材料如燒結(jié)鐵、燒結(jié)碳素鋼、燒結(jié)合金鋼等，這類鐵基粉末冶金的零件機(jī)械性能已接近或相當(dāng)于中碳鋼和低合金鋼的性能，所以零件材料的選用應(yīng)不成問題。

因此我們認(rèn)為，粉末冶金材料在材料性能上有較大的適用范圍，適用于一般機(jī)床零件。

2、應(yīng)用零件的經(jīng)濟(jì)精度分析

粉末冶金零件的精度要求決定于使用條件。我們知道，機(jī)床零件的精度并非都是特別高，除主要、關(guān)鍵零件外，一般零件的精度都在中等或中等以上，所以改用粉末冶金零件可不必進(jìn)行整形，或通過簡(jiǎn)單方式整形即可達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸精度，降低了對(duì)模具材料的要求，節(jié)約了成本。一般粉末冶金零件尺寸精度可達(dá)IT6IT7.

采用粉末冶金零件替代有其突出的經(jīng)濟(jì)性，不應(yīng)盲目追求高精度，也要避免不適當(dāng)?shù)亟档途纫蠖谏w了粉末冶金工藝的好性能。

3、選定合理的零件粗糙度

合理選定零件的表面粗糙度可得到較好的經(jīng)濟(jì)效果，因?yàn)閴褐萍谋砻娲植诙戎饕獩Q定于模具成形表面的加工粗糙度，隨著模具的磨損，壓制件粗糙度也逐漸下降。在粉末冶金零件中，表面粗糙度要求高的是零件銷，其兩平面粗糙度要求Ra08!m，尺寸控制10h9(0-0036)，外圓粗糙度達(dá)Ra16!m，其余各零件的外圓及孔粗糙度均為Ra16!m，鍵槽表面粗糙度要求Ra32!m，所有這些零件粗糙度要求均較為經(jīng)濟(jì)合理，通過模具成形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，成品經(jīng)檢驗(yàn)全部合格，試用時(shí)檢驗(yàn)人員及裝配工人普遍反映良好，一致認(rèn)為零件外形光潔、美觀。對(duì)于粉末壓坯在高溫?zé)Y(jié)中產(chǎn)生收縮和致密化，以及可能出現(xiàn)的變形，可通過整形方法保證零件形狀、尺寸和表面粗糙度的要求，如尺寸公差等級(jí)可達(dá)78級(jí)，表面粗糙度在Ra04!m以上。

4、熱處理方面的可行條件

粉末冶金零件也可經(jīng)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，如經(jīng)淬火、回火可提高強(qiáng)度和韌性。在我公司試用的粉末冶金零件中，零件銷與相配件扳手軸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，要求扳動(dòng)扳手軸時(shí)，銷能滑入凸輪槽或?qū)N頂起，因此考慮到零件的耐磨性，設(shè)計(jì)要求銷外圓表面高頻淬火G48，粉末冶金零件通過高頻淬火熱處理，外圓表面達(dá)到所要求的硬度。由于粉末冶金材料孔隙的存在，在較小的面積內(nèi)其硬度值也有一定的波動(dòng)，但這極小的波動(dòng)對(duì)整體硬度沒有影響。同樣地，其它零件也有熱處理要求，如淬火45HRC、調(diào)質(zhì)T235、發(fā)藍(lán)等，通過其特殊的熱處理方法，均滿足了設(shè)計(jì)要求。由此可見，一般機(jī)床零件的熱處理要求經(jīng)粉末冶金制件的熱處理方法同樣能達(dá)到。

5、經(jīng)濟(jì)性分析

雖然金屬粉末生產(chǎn)成本較高，材料比普通鋼材貴，但粉末冶金制件成形無切削或少切削，材料損失少，節(jié)約機(jī)加工工時(shí)，在大批量生產(chǎn)時(shí)其成本比機(jī)械加工有著明顯優(yōu)勢(shì)。

目前粉末冶金制品的價(jià)格一般為每克幾分錢，加上其它如熱處理、精整或特殊技術(shù)要求、模具等費(fèi)用，20g以內(nèi)零件的價(jià)格基本在幾元錢左右，而通過機(jī)械切削加工制造的機(jī)床零件的成本費(fèi)(包括材料費(fèi)、工時(shí)費(fèi)、熱處理費(fèi)等)一般是它的一至三倍甚至更多，尤其是形狀小而復(fù)雜的零件，采用粉末冶金零件可以大大提高材料利用率，減少機(jī)加工工時(shí)，尺寸一致，零件質(zhì)量穩(wěn)定。

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