粉末冶金成形及其他新型成形方法

第5章粉末冶金特种成形技术5.1概述粉末的制备、成形和烧结是粉末冶金过程中的三个基本环节。

传统的粉末冶金成形通常是将需要成形的粉末装入钢模内，在压力机上通过冲头单向或双向施压而使其致密和成形，压机能力和压模的设计成为限制压件尺寸及形状的重要因素。

由于粉末与模壁的摩擦而使压力降低，使成形密度不均匀，限制了大型坯件的生产。

所以，传统的粉末冶金零件尺寸较小，单重较轻，形状也简单。

随着粉末冶金产品对现代科学技术发展的影响日益增加，对粉末冶金材料性能以及产品尺寸和形状提出了更高的要求，传统的钢模压成形难以适应需要。

为了解决上述问题，很多学者广泛地研究了各种非模压成形方法，相对于传统的模压成形，将后者称之为粉末冶金特种成形技术。

粉末冶金成形技术一直处于不断发展演化过程中，从传统的单向压制到双向压制，再到等静压成形，从冷等静压成形到热等静压成形，还出现了准等静压成形（包括陶粒压制、STAMP工艺、快速全向压制等）、温压成形、流动温压成形、高压温压成形、喷射成形、挤压成形、粉浆浇注成形、粉末轧制成形、粉末锻造成形、金属粉末注射成形、粉末电磁成形等特种成形技术。

有些技术既是粉末成形过程，也是烧结过程，如粉末热等静压成形、放电等离子烧结、爆炸烧结、选择性激光烧结等。

目前，现代粉末冶金成形技术正朝着高致密化、高性能化、高生产效率、低成本方向发展。

不同的特种成形方法具有不同的特点，应从坯件的性能、形状和尺寸三方面适应制品的特殊需要。

本章将对它们的原理、特点、工艺及应用等进行论述。

其中粉末喷射成形、注射成形分别在第4章与第8章中讨论，而放电等离子烧结、爆炸烧结、选择性激光烧结技术在“粉末冶金特种烧结技术”中讨论。

5.2 等静压成形(IP)等静压成形（Isostatic Pressing）是借助于高压泵的作用把流体介质(气体或液体)压入耐高压的钢质密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上，粉末体在同一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯。

成型的方法有哪些
成型的方法有很多种，以下是常见的几种：
1. 压力成型：包括压铸、注塑、挤压等。

通过将熔化的塑料、金属或其他材料注入到模具中，以压力使其成型。

2. 热压成型：利用高温软化塑料，使其在模具中受热并形成所需形状。

常见的热压成型方法有热压胶模成型、热压吹塑成型等。

3. 吹塑成型：将加热的塑料颗粒注入到气密的模具中，通过压力使其膨胀、贴附在模具壁上，然后冷却硬化，最后取出成型的制品。

4. 真空吸塑成型：将加热的塑料片放置在模具上，然后抽出模具内的空气，使塑料片贴附在模具表面上，冷却后取出成型的制品。

5. 旋转成型：将加热的塑料放置在模具中，然后旋转模具使塑料在模具内均匀分布并粘附在模具壁上，最后冷却硬化取出。

6. 粉末冶金成型：将金属粉末放置在模具中，然后以压力或烧结的方法使其固化成形。

7. 焊接成型：通过焊接两个或多个零件，形成所需的形状。

除此之外，还有许多其他的成型方法，如水压成型、拉伸成型、橡胶成型等，不同的材料和工艺需要选择适合的成型方法。

高密度粉末冶金成形方法研究及优化一、引言高密度粉末冶金成形技术是一种通过在粉末表面施加压力和温度实现金属材料成形的加工工艺。

该技术具有高效率、低成本、高精度、可逆性和可重复性等优点。

因此，在改进传统的金属成形过程以及开发新型金属材料时，高密度粉末冶金成形技术已成为一种备受关注的重要研究领域。

二、高密度粉末冶金成形方法的分类高密度粉末冶金成形技术根据成形前后粉末状况的变化，可分为以下几种方法：1. 等静压成形 (HIP)等静压成形是一种将高密度金属粉末放入成型模具中，先以低压力进行预压，随后在高温和高压力的条件下加以成形的加工方法。

等静压成形方法可以制造出具有高密度和高性能的复杂形状金属零件，如滚轮轴承、配气机构、燃气轮机叶片等等。

2. 烧结成型烧结成型是一种通过在制备过程中在粉末中添加一些粘结剂，使得粉末在高温条件下粘结在一起，然后进行成形的方法。

这种方法可以制造出高精度、高可靠性和抗热性能强的机械结构件和高强度、低密度的材料。

3. 挤压成形挤压成形是一种通过将金属粉末放入旋转式模具中，在模具两端施加压力来实现成形的加工方法。

这种方法较其他成形方式更为简单，适用于制作一些规则结构的中间件、链接件和管道接头。

4. 等离子粉末成形等离子粉末成形是一种将金属粉末喷射到等离子体火焰中进行高温加热，通过表面张力形成液态金属，并恰当地加压形成零件的一种成形工艺。

等离子粉末成形方法操作简单、可加工出具有高密度、高强度和高耐磨性的金属零件。

三、高密度粉末冶金成形方法的优化为了进一步提高高密度粉末冶金成形技术的加工效率、成形质量和材料性能，需要进行相应的优化。

优化方案一：材料的合理选择选择合适的材料是决定高密度粉末冶金成形成功与否的关键因素之一。

高密度粉末冶金成形的理想材料是那些粒度大小适中、形状均匀、流动性能好而且作为粉末冶金材料的化学成分方面相同或相似的金属粉末。

因此，选择质量优良、粘度适中的金属粉末是高密度粉末冶金成形过程中一个非常重要的环节。

涡轮增压器涡轮壳成形方法
涡轮增压器是一种通过压缩进气空气来提高发动机输出功率的设备。

涡轮增压器的核心部件是涡轮壳，涡轮壳的成形方法对涡轮增压器的
性能起着决定性作用。

目前，主要采用以下三种涡轮壳成形方法。

一、投注成形法
投注成形法是指将陶瓷模具放在压力舱内，然后将涡轮壳的合金材料
加热至液态后倾倒进模具中，经过冷却后取出模具即可得到涡轮壳。

该方法可以保证涡轮壳的几何形状和尺寸精度高，表面光滑度好且无
毛刺。

但是这种方法比较耗费时间和成本，适用于量产较大的情况下。

二、粉末冶金成形法
粉末冶金成形法是指在真空或气氛下，将合适的粉末按比例混合，并
将混合粉末放入冲压模具中，在冲压机上施加压力使其变形后取出模具。

然后将得到的涡轮壳放入高温炉中进行烧结，以提高材料的密度
和强度。

此法可以制作出较为复杂的形状和尺寸的涡轮壳，并且精度
和表面质量较好。

但是需要经过多次加工，并且成本较高。

三、数控加工
数控加工是指通过计算机程序控制，将工件放置于数控机床上进行加
工的过程。

在这种方法中，涡轮壳的形状和尺寸可以被精确地控制，
使生产过程更加自动化和精确化。

但是该方法的成本较高，且适用于单一、小批量的生产。

综上所述，目前涡轮壳成形主要采用的方法有投注成形法、粉末冶金成形法和数控加工。

不同的方法有不同的特点和适用范围，需要根据具体情况选用合适的涡轮壳成形方法。

现代金属材料的制备与成型技术一、金属材料的制备技术：1.熔炼法：熔炼法是制备金属材料最常用的方法之一、它通过将金属原料加热至熔化状态，然后通过冷却凝固形成所需形状的材料。

熔炼法可分为电熔法、真空熔炼法、坩埚熔炼法等。

2.粉末冶金法：粉末冶金是一种将金属粉末通过成形与烧结来制备金属材料的方法。

该方法不需要熔化金属，可直接使用金属粉末，在高压下成型成所需形状，然后通过烧结得到金属材料。

3.化学法：化学法是一种利用化学反应来制备金属材料的方法。

常见的化学法包括电解法、沉积法和溶液法等。

这些方法通过将溶解金属离子的溶液与适当的反应剂反应，使金属离子还原成金属固体。

4.气相沉积法：气相沉积法是一种利用高温高压条件下，使金属原料气化后沉积在衬底上的方法。

这种方法可以制备薄膜、纤维等金属材料。

二、金属材料的成型技术：1.锻造成型：锻造是一种将金属材料加热至一定温度后施以一定的力使金属发生塑性变形，从而得到所需形状的方法。

锻造可分为自由锻造、模锻造和挤压锻造等。

2.压力成型：压力成型是一种利用压力来使金属材料发生塑性变形，从而得到所需形状的方法。

常见的压力成型包括挤压、拉伸、连续模锻等。

3.粉末冶金成型：粉末冶金成型技术是指利用金属粉末进行成型的方法。

通过将金属粉末与适当的粘结剂混合，然后在高压下成形。

最后通过烧结将金属粉末与粘结剂固化在一起，得到所需形状的金属成品。

4.焊接与连接：焊接是一种将两个或多个金属材料通过加热、溶解或者高压连接在一起的方法。

常见的焊接方法有电弧焊接、气焊、激光焊接等。

除了焊接外，还有螺纹连接、铆接和胶粘连接等方法。

三、现代金属材料的设备与工具：1.熔炉：熔炉是用于将金属原料熔化的设备，它可以提供高温条件，使金属原料达到熔点，进行熔炼制备。

2.成型机床：成型机床是用于金属材料成型的机床设备，如锻压机、冲床、拉伸机等。

它们通过施加力或者压力，使金属发生塑性变形，得到所需形状。

3.烧结炉：烧结炉是用于粉末冶金制备的设备，它可以将金属粉末在高温条件下烧结成一体。

粉末冶金螺旋齿轮成形工艺
粉末冶金螺旋齿轮成形工艺主要包括粉末制备、混合、压制、烧结和加工等环节。

具体流程如下：
1. 粉末制备：采用化学法或机械法等方法制备金属粉末，以保证粉末的纯度和均匀性。

2. 混合：将所需金属粉末按比例混合，一般采用球磨机或高速搅拌器等设备进行混合，以使各种金属粉末充分混合均匀。

3. 压制：将混合好的金属粉末装入模具中，通过等静压或注射成形等方式将金属粉末压制成所需形状的基体，并在基体上留下齿轮的齿形。

4. 烧结：经过压制后的金属基体需要进行烧结处理，即将金属基体放入高温炉中，在一定温度下进行烧结，使金属粉末颗粒形成致密的金属结构，增强其力学性能。

5. 加工：经过烧结处理后的金属基体需要进行进一步的加工，包括车削、磨削、齿轮切削等操作，以使其达到所需的精度和表面质量。

在以上工艺中，压制和烧结是最关键的环节。

通过不同的压制方式和烧结条件，可以获得不同性能的螺旋齿轮。

压制时需要控制压力、温度和时间等参数，以确保金属粉末充分填充模具，并保证形成的基体密度和强度。

烧结时需要控制温度和气氛等条件，以确保金属粉末颗粒间的结合力达到理想的水平。

综上所述，粉末冶金螺旋齿轮的成形工艺是一个复杂的过程，需要对各个环节进行精密控制，以获得高质量的产品。

粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法包括：
1. 烧结成型：将粉末材料加压成形后，在高温下进行烧结，使粉末颗粒粘结和合并，形成坚固的固体。

2. 注射成型：将粉末和粘结剂混合后注射到模具中，然后通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。

3. 挤出成型：将粉末和粘结剂混合后挤出成型，通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。

4. 粉末冶金成型：通过压制、烧结或热压等方式，将粉末材料制成金属产品或零件。

5. 粘结剂成型：将粉末材料与粘结剂混合后进行成型，其中粘结剂的作用是使粉末颗粒粘结在一起。

6. 激光烧结成型：利用激光束将粉末颗粒局部加热，使其熔化和熔接成形。

7. 真空烧结成型：在真空环境中进行烧结成型，可以减少氧化反应和杂质的产生，提高成品质量。

8. 喷雾成型：将粉末材料喷雾成细小颗粒，在加热或加压条件下使其固化成形。

金属成形方法大全金属成形是一种制造工艺，通过对金属材料进行加工和变形以获得所需形状和尺寸。

金属成形方法有很多种，下面将详细介绍几种常见的金属成形方法。

1.锻造：锻造是将金属材料加热至一定温度后，利用锤击或压力使之在模具内进行塑性变形的金属成形方法。

锻造可分为手锻和机械锻造两种。

手锻是在锻锤或锻压机上进行的锻造过程，适用于小批量、复杂形状和大型件。

机械锻造则使用锻压设备，适用于大批量生产。

2.挤压：挤压是将金属材料通过模具的流道进入挤压腔，受到持续压力下挤压而获得所需形状和尺寸的金属成形方法。

挤压可分为冷挤压和热挤压两种。

冷挤压适用于高强度、高耐蚀性和高热导率的金属材料，热挤压适用于高塑性材料。

3.拉伸：拉伸是将金属材料置于拉伸设备中，在一定温度和应力下使之获得所需形状和尺寸的金属成形方法。

拉伸适用于金属板材或线材的成形，可以制作出各种形状的金属零部件。

4.深冲：深冲是将金属材料置于冲压设备中，在一定应力和压力下通过冲压模具进行多次变形，获得所需形状和尺寸的金属成形方法。

深冲适用于连续成形和大批量生产，可以制作出薄壁零件。

5.折弯：折弯是将金属材料通过折弯设备使其产生变形和弯曲的金属成形方法。

折弯适用于金属板材的成形，可以制作出各种折弯形状的零部件。

6.铸造：铸造是将熔化的金属通过铸造设备倒入模具中，经冷却凝固得到所需形状和尺寸的金属成形方法。

铸造适用于生产大型、复杂形状和不易加工的金属件。

7.焊接：焊接是将金属材料进行加热至熔点，并通过填充材料或熔化金属材料相互连接的金属成形方法。

焊接可以将多个金属部件连接成一个整体，广泛应用于制造和建筑行业。

8.金属粉末冶金：金属粉末冶金是利用金属粉末经过成型、烧结和后处理等工艺制造金属件的金属成形方法。

金属粉末冶金可以制造出复杂形状和高精度的金属零部件。

总结起来，金属成形方法包括锻造、挤压、拉伸、深冲、折弯、铸造、焊接和金属粉末冶金等。

每种方法都有其独特的特点和适用范围，根据具体的需求选择相应的成形方法可以提高生产效率和产品质量。

粉末冶金成型的工艺过程粉末冶金成型是一种利用粉末金属和其他复合材料制作各种形状和大小的零件的工艺，是一种广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的一种重要工艺。

粉末冶金成型的工艺过程主要包括粉末成形、热处理和表面处理三个步骤。

首先，粉末成形。

将粉末金属或复合材料放入型腔内，然后用轧制机将其压实，形成特定的零件形状。

一般分两种方法：一种是热压成型，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后将其加热，并用压力将其压实，使其形成所需的零件形状；另一种是压力成形，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后用压力将其压实，使其形成所需的零件形状。

其次，热处理。

热处理对粉末冶金成型产品具有重要意义，其目的是改善材料的力学性能、改变材料的组织结构、调节材料的组织参数、提高材料的硬度和韧性等。

热处理可分为正火处理和回火处理两种，根据所需要的效果，可选用不同的工艺方式，如火焰热处理、氩弧焊热处理、电火花热处理等。

最后，表面处理。

表面处理的目的是使粉末冶金成型后的零件具有良好的外观和耐磨性，并且提高其耐腐蚀性。

表面处理的方法多种多样，如电镀、阳极氧化、氧化处理、涂装、抛光等。

由于粉末冶金成型产品的表面粗糙度较高，一般需要进行抛光处理，以改善表面光洁度和表面粗糙度。

粉末冶金成型的过程比较复杂，需要经过粉末成形、热处理和表面处理这三个步骤，才能得到满足要求的零件。

粉末冶金成型工艺具有加工复杂形状零件的优势，具有节约材料、提高加工精度、改善性能和缩短交货期等优点，已成为航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的重要工艺。

Secondly, heat treatment. Heat treatment is of great significance to powder metallurgy forming products, which aims to improve the mechanical properties of materials, change the structure of materials, adjust the organization parameters of materials, increase the hardness and toughness of materials, etc. Heat treatment can be divided into two types: normalizing and annealing, different process can be selected according to the required effect, such as flame heat treatment, argon arc welding heat treatment, electric spark heat treatment, etc.。