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粉末冶金在機床上的應用

發布時間:2022-10-10        來源:www.zzjinqili.com
近十幾年粉末冶金用于制造結構零件并得到了很快的發展,正在取代一部分常用的結構鋼,已經在汽車、摩托車、農機生產等行業中得到廣泛應用,而在機床行業的應用則起步較晚。

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壓制成形,然后經過燒結和精整成為粉末冶金機械零件。其特點是能節約材料,節省機加工工時,減少機械加工設備,降低成本。粉末冶金零件在機床行業的推廣應用也是有著廣闊前景的,能為企業生產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用的可行條件。

1、從材料性能看應用的可行性

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

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

2、應用零件的經濟精度分析

粉末冶金零件的精度要求決定于使用條件。我們知道,機床零件的精度并非都是特別高,除主要、關鍵零件外,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行整形,或通過簡單方式整形即可達到設計尺寸精度,降低了對模具材料的要求,節約了成本。一般粉末冶金零件尺寸精度可達IT6IT7.

采用粉末冶金零件替代有其突出的經濟性,不應盲目追求高精度,也要避免不適當地降低精度要求而掩蓋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濟效果,因為壓制件的表面粗糙度主要決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濟合理,通過模具成形達到設計要求,成品經檢驗全部合格,試用時檢驗人員及裝配工人普遍反映良好,一致認為零件外形光潔、美觀。對于粉末壓坯在高溫燒結中產生收縮和致密化,以及可能出現的變形,可通過整形方法保證零件形狀、尺寸和表面粗糙度的要求,如尺寸公差等級可達78級,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熱處理進行強化,如經淬火、回火可提高強度和韌性。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運動,要求扳動扳手軸時,銷能滑入凸輪槽或將銷頂起,因此考慮到零件的耐磨性,設計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,在較小的面積內其硬度值也有一定的波動,但這極小的波動對整體硬度沒有影響。同樣地,其它零件也有熱處理要求,如淬火45HRC、調質T235、發藍等,通過其特殊的熱處理方法,均滿足了設計要求。由此可見,一般機床零件的熱處理要求經粉末冶金制件的熱處理方法同樣能達到。

5、經濟性分析

雖然金屬粉末生產成本較高,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,節約機加工工時,在大批量生產時其成本比機械加工有著明顯優勢。

目前粉末冶金制品的價格一般為每克幾分錢,加上其它如熱處理、精整或特殊技術要求、模具等費用,20g以內零件的價格基本在幾元錢左右,而通過機械切削加工制造的機床零件的成本費(包括材料費、工時費、熱處理費等)一般是它的一至三倍甚至更多,尤其是形狀小而復雜的零件,采用粉末冶金零件可以大大提高材料利用率,減少機加工工時,尺寸一致,零件質量穩定。
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