粉末冶金零件结构工艺性设计案例
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设计说明书1、工艺流程本产品属于亚共析钢合金(Fe-0.6C/60钢),其具体生产工艺流程如下:Fe矿石→还原熔化(去脉石、杂质和氧)→氧化精炼(脱C、Si、P等)→球磨→铁粉+C粉+适量硬脂酸锌2、压坯设计2.1产品零件分析该产品采用Fe-0.6C(60钢),属于铁基制品,其制品密度依靠较高的压坯密度来达到,因此,在压制成形时需要采用较高的单位压力(一般在400-500MPa)。
由于该产品零件形状比较简单,带一个外台阶,采用简单的单上双下模冲即可成形,并使其密度分布均匀。
有配合、定位、相对运动要求的零部件,产品尺寸精度和形位精度及表面粗糙度要求较高,因此,该产品的的尺寸精度定义为IT8、形位精度如图所示为7级,表面粗糙度精度要求为7级。
2.2压坯精度设计由模具设计任务书的零件成品图可得知该产品压坯同轴度需控制在0.08mm,相当于IT10级;压坯垂直度控制为0.1mm,相当于IT11级;压坯侧面平行度为0.15mm,相当于IT12级。
2.3压坯密度和单重的确定由于已知压坯密度ρ=6.6g/cm3,因此压坯单重W=ρ×V ,由成品图给数据计算其压坯体V=h×S,算的V=166.8cm3 ,所以求的压坯单重W=6.6×166.8=1100.8g。
3、压机与压制方式选择3.1压机压力选择铁基制品一般采用固相烧结,其制品密度除了依靠烧结温度、保温时间之外,在一定程度上还依靠较高的压坯密度来达到,因此该产品采用500MPa的单位压力。
根据任务书要求,截面积S=74.0cm2 ,所以F=P×S=5×74=370t脱模压力,根据实际生产经验,铁基压坯的脱模压力P脱模≈0.13P=0.13×500MPa=65MPa3.2压制类型的选择年生产量为50万件,假设每年的工作时间为300天,每天工作时间为8小时,则p=500000/300/8/60=3.47=4件/min,所以选择自动压制。
粉末冶金设计范文第1篇1.1同步带轮结构特点1)内部有3个均匀分布的弧形凹槽和3个定位孔;2)形位精度要求较高,内孔的同轴度公差为0.05mm,齿形跳动度为0.1,中心孔的垂直度为0.03。
综上分析,如果选择常规方法加工同步带轮,其形状以及内部微小尺寸控制难度大;如果采用粉末冶金法进行成形,零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通过模具成形来保证。
1.2成形模具设计原理粉末冶金成形工艺是由粉末冶金零件压机和粉末冶金模具通过对所需粉末进行装料、加压、脱模等主要工步来完成,并使金属粉末密实成具有一定尺寸、形状、孔隙度和强度坯块的过程。
该同步带轮应采用不等高零件成形模具设计原理。
1.3成形速度相等原理根据不等高零件成形运动规律,在不等高零件成形过程中,必须满足成形前、后粉末质量守恒定律,才能使不同高度区域密度近乎相等,在粉末成形时,零件的不同高度区都在同一时间进行粉末压缩和成形,并且各部分所用成形速率相等,所遵循的原理即为成形速率相等原理。
由此可知,在压制不等高零件时,要使不同高度的各个区域遵循成形速率相等原理,从而保证零件不同高度区的平均密度相等。
2同步带轮粉末冶金模具的设计1)齿形成形通过控制材料的流动方向,成形出理想的形状尺寸,是同步带轮成形模具中最关键的环节。
由于成形过程中单位压力增大,载荷集中,因此要求模具工作部位刚性好。
另外还应设置过载保护,防止毛坯的超差、材料不均匀等导致的过载。
2)同步带轮属于轴类零件,在成形过程中轴向密度差较大,因此模具应采用芯棒成形结构,以保证同步带轮轴向密度分布均匀。
3)该同步带轮有3个定位孔,应采用芯棒成形结构成形定位孔,可以延长模具使用寿命,提高装配精度。
该同步带轮采用德国DORST压机进行压制,铁粉的松装密度约为3.2g/cm3,零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3,为了节约成本,模具配件采用已有的五档同步器齿毂模具配件,例如,垫板、压盖等。
由此可知,该同步带轮成形模具的设计主要包括中模、上模冲(2个)、下模冲(3个)、芯棒(2个)的设计。
粉末冶金法粉体颗粒制造案例一、引言粉末冶金法是一种利用粉末颗粒制造零件和材料的方法,它具有高效、节能、环保等优点,在汽车、航空航天、电子等领域得到广泛应用。
本文将以粉末冶金法制造粉体颗粒为例,介绍其工艺流程、设备和应用。
二、工艺流程1. 原料准备:将所需的金属或合金材料按照配方比例称量,并进行筛分和混合,以达到均匀分布。
2. 粉末制备:将混合好的原料放入球磨机中进行球磨,使其达到所需的细度和形状。
球磨时间取决于原料性质和目标颗粒大小。
3. 粉末成型:通过压力成型机将球磨好的粉末压制成所需形状的坯体。
常见的成型方式有干压成型、注射成型和挤压成型等。
4. 烧结处理:将坯体置于高温下进行加热处理,使其在一定温度范围内发生化学反应,形成致密的结构。
常见的烧结方式有气相烧结、真空烧结和热等静压烧结等。
5. 后处理:对成品进行表面处理、清洗和检测,以确保其质量和性能符合要求。
三、设备介绍1. 球磨机:用于将原料进行粉碎和混合。
常见的球磨机有立式球磨机、卧式球磨机和行星式球磨机等。
2. 压力成型机:用于将粉末压制成所需形状的坯体。
常见的压力成型机有干压成型机、注射成型机和挤压成型机等。
3. 热处理设备:用于将坯体进行高温处理,使其发生化学反应并形成致密的结构。
常见的热处理设备有气相烧结炉、真空烧结炉和热等静压设备等。
4. 检测设备:用于对成品进行表面处理、清洗和检测,以确保其质量和性能符合要求。
常见的检测设备有扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验仪等。
四、应用领域1. 汽车工业:粉末冶金法制造的粉末颗粒可以用于汽车发动机、变速器、传动系统等零部件的制造。
由于其高强度、耐磨性和耐腐蚀性,可以大幅提高汽车的性能和寿命。
2. 航空航天工业:粉末冶金法制造的粉末颗粒可以用于飞机发动机、涡轮叶片等关键零部件的制造。
由于其高温抗氧化性能和轻质高强度特点,可以提高飞机的安全性和经济性。
3. 电子工业:粉末冶金法制造的粉末颗粒可以用于电子元器件、导电材料等产品的制造。
粉末冶金工艺及材料课程设计1. 研究背景和目的粉末冶金是一种先进的成型工艺,它利用粉末制造成型。
粉末冶金具有高成形性、高精度、高可靠性和节约原料等优点,被广泛应用于汽车、航空、电子、医疗器械等领域。
本次课程设计的目的是为了深入掌握粉末冶金工艺及材料的相关知识,通过实践操作来加深对该工艺的理解和掌握。
2. 实验设备和工具2.1 设备清单•模具•压力机•真空炉•机械制粉设备2.2 工具清单•计量器具:千分尺、平行垫片、游标卡尺•砂纸、磨具•清洁工具:毛刷、棉布3. 实验流程3.1 实验材料•钨粉•铜粉•石墨粉•异丙醇3.2 模具准备采用数控车床分别制作钨铜合金模具(正方体、圆柱体),并使用砂纸、磨具进行打磨,确保模具表面光滑平整。
3.3 粉末制备采用机械制粉设备对钨、铜、石墨粉进行混合制粉,并对制作好的粉末进行筛分。
3.4 热压制备将经过筛分的混合粉末填充至模具中,使用压力机将粉末进行热压制备,以形成具有预定外形的试件。
3.5 组织分析采用多种手段和方法对制备好的试件进行微观组织分析和性能测试。
包括金相分析、差热分析、拉伸试验和硬度测试。
4. 实验结果与分析通过实验结果的分析,得到如下结论:4.1 热压条件的影响热压温度和压力是影响试件制备过程及其微观结构的重要因素。
当热压温度和压力较高时,制备的试件通常具有更好的致密性和更细致的晶粒尺寸。
4.2 材料的物理化学性质的影响钨铜合金的合金成分、粉末的形态和加工条件对样品的微观结构具有重要影响,不同的物理化学性质条件下,试件的晶粒尺寸差异明显。
5. 实验结论通过实验得出,热压制备钨铜合金试件,其微观组织 (晶粒细度、晶粒分布和相结构等) 受到多种因素的影响,其粉末合成、制备工序、制备条件和后续处理等工艺均对最终试件的性能及应用具有重要影响。
6. 参考文献•[1] 王晶, 宋学锋, 黎艳秋. 粉末冶金材料. 北京: 科学出版社, 2005.•[2] 刘立军, 叶庆华, 高占安. 热压法制备高强、高导银铜复合粉末.粉末冶金技术, 2011(3): 51-53.•[3] 陈巧雁, 吕宏光, 杨辉辉. 粉末冶金复合材料的界面组织与性能.粉末冶金材料科学与工程, 2014(2): 23-28.。
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粉末冶金制品的结构工艺性在设计采用压制方法生产的粉末冶金制品时,应该在满足使用要求的前提下,尽量符合模具压制成形的要求,以便高效、高质量地制作出符合使用要求的粉末冶金制品。
对于用户提出的粉末冶金制品零件的形状,有些可不经修改就可以适应压制工艺。
但在有些情况下,制品按照液态成形或切削加工成形并不困难,而改用粉末冶金压制工艺后却不能满足成形要求时,则需要对粉末冶金制品的形状结构进行适当改动,改动后若不能达到使用要求,再在烧结之后进行机械加工。
1.避免模具出现脆弱的尖角。
见表1。
表1 避免模具出现脆弱尖角
不当设计推荐形状。
壁厚应不小于1.5mm,见表2。
表2 避免模具和压坯出现局部薄壁
表3 锥面和斜面需有一小段平直带
表4 需要有脱模锥角或圆角
R=H
表5 改变退刀槽方向
表6 适应压制方向的需要
表7 压制工艺对结构设计的要求
8、粉末冶金成形件的缺陷分析
如果粉末冶金制品结构设计不合理,或成形工艺不当等原因,成形件产生的各种各样的缺陷,见表8。
表8 成形件的缺陷分析。