Metaldyne生產(chǎn)的粉末鍛造汽車連桿

粉末鍛造

最早的這種發(fā)展是在1970年代商業(yè)上引入的粉末鍛造，這是一種混合技術(shù)，涉及通過(guò)傳統(tǒng)的壓模/燒結(jié)粉末冶金生產(chǎn)預(yù)成型件，然后使用閉模熱鍛將其固結(jié)到接近全密度的方法。

粉末鍛造的早期市場(chǎng)應(yīng)用主要是大直徑的環(huán)形零件，尤其是用于自動(dòng)變速器的環(huán)形零件，但是在過(guò)去的幾十年中，該技術(shù)已越來(lái)越多地與汽車連桿的生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)。

粉末鍛造已在批量生產(chǎn)中開(kāi)發(fā)出了公認(rèn)的能力，可提供高強(qiáng)度和高性能。然而，與常規(guī)的壓制/燒結(jié)粉末冶金方法相比，這是以更高的成本和減小的尺寸公差控制為代價(jià)的，因此，最近的發(fā)展集中在常規(guī)方法的更緊密對(duì)準(zhǔn)的演變上。

在壓實(shí)，燒結(jié)或燒結(jié)后處理的各個(gè)階段，都可以提高密度。

粉末壓實(shí)

現(xiàn)在有幾種壓實(shí)工藝開(kāi)發(fā)可用于提供更高的生坯密度：

壓力較高，冷壓實(shí)

對(duì)于不需要薄而脆弱的沖頭的零件幾何形狀，可以將壓實(shí)壓力從正常的最大600 MPa增加到大約1,000 MPa，從而提高了生坯密度。

熱壓實(shí)

這涉及將粉末和壓實(shí)工具都加熱到150 ° C 左右。升高的溫度降低了鐵粉的流動(dòng)應(yīng)力，并使生坯密度增加了0.2 g / cm ³。

熱模壓實(shí)

這是“熱壓實(shí)”的最新版本，其中僅將工具預(yù)熱至約95 ° C

高速壓實(shí)

這涉及對(duì)上沖頭的反復(fù)高速錘擊。同樣，該方法將不適用于包含薄而易碎的沖頭的工具。

模具壁潤(rùn)滑

通過(guò)消除粉末混合物中的混合潤(rùn)滑劑（以及壓實(shí)零件中潤(rùn)滑劑所占的體積），可以實(shí)現(xiàn)更高的生坯密度。商業(yè)模具潤(rùn)滑系統(tǒng)現(xiàn)已投入運(yùn)行。這里的幾何約束是必須在壓實(shí)周期的模具填充階段使所有相關(guān)的工具表面暴露以進(jìn)行潤(rùn)滑。

燒結(jié)

增加燒結(jié)密度的選擇包括：

固相燒結(jié)

通過(guò)使用更細(xì)的粉末添加物來(lái)激活固相燒結(jié)，例如現(xiàn)在在某些黑色粉末冶金混合物中使用“超細(xì)”鎳元素添加物

液相燒結(jié)

使用母合金添加物在燒結(jié)過(guò)程中形成液相

鐵氧體相燒結(jié)

鐵在燒結(jié)溫度下的自擴(kuò)散在鐵素體相中比在奧氏體相中快100倍。因此已經(jīng)開(kāi)發(fā)出包含鐵素體穩(wěn)定元素（例如Mo含量高達(dá)3％）的材料變體。

美國(guó)馬薩諸塞州Wrentham的Capstan Atlantic公司的這種PM鋼齒輪裝置在大批量商用機(jī)器打印機(jī)中使用，獲得了MPIF獎(jiǎng)。兩種成分的芯密度均為7.3 g / cm ³，輥壓致密后，表面密度達(dá)到7.8 g / cm ³（圖片由MPIF提供）

燒結(jié)后致密化

盡管嚴(yán)格地說(shuō)，粉末鍛造和噴丸硬化都可以視為此類中的例子，但引起最多關(guān)注的燒結(jié)后致密化過(guò)程涉及通過(guò)局部冷變形進(jìn)行選擇性表面致密化。

該方法最廣泛采用的變型涉及使用網(wǎng)眼滾動(dòng)工具對(duì)燒結(jié)的預(yù)成型坯的表面層進(jìn)行冷軋，以在直接表面上產(chǎn)生全密度，并在表面以下產(chǎn)生密度梯度。

該過(guò)程主要針對(duì)具有更高性能水平的粉末冶金齒輪模的生產(chǎn)。