CN106312059A - 无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法 - Google Patents

无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，采用粉末冶金烧结装置进行烧结，包括如下步骤：获取无磁钢结构件的生坯；所述粉末冶金烧结装置具有用于放置所述生坯的托盘；在所述托盘的底部铺垫砂子以形成垫砂层；将所述生坯置于所述垫砂层之上，进行烧结，得无磁钢结构件。该粉末冶金烧结方法能够减少无磁钢结构件烧结前后的尺寸变化，使其公差满足市场的要求。

Description

无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法。
背景技术
无磁钢结构件的用途非常广泛，在自动控制系统、精密仪表、电讯和电机，以及许多军事领域中都需要采用无磁钢结构件。
目前，无磁钢结构件主要采用粉末冶金技术进行制造。粉末冶金技术是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
一般粉末冶金制造的结构件在烧结的过程中尺寸变化小，一般在千分之三到千分之五以内，但采用粉末冶金液相烧结下制造的无磁钢结构件在烧结工序时尺寸变化大，线收缩率达2～3％，而且变化波动大，由此导致无磁钢机构件的尺寸难以控制，产品尺寸公差大，无法发挥出粉末冶金件只采用压制烧结就可获得较高精度的优点，不能满足产业化应用的要求。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够减少无磁钢结构件烧结时的尺寸变化的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法。
一种无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，采用粉末冶金烧结装置进行烧结，其特征在于，包括如下步骤：
获取无磁钢结构件的生坯；
所述粉末冶金烧结装置具有用于放置所述生坯的托盘；在所述托盘的底部铺垫砂子以形成垫砂层；
将所述生坯置于所述垫砂层之上，进行烧结，得无磁钢结构件。
本发明通过研究发现，无磁钢结构件烧结前后较大的线收缩率是由于采用液相烧结导致，同时由于无磁钢结构件的形状各异，在高温液相烧结过程中，坯件的强度很低，在形状各异的无磁钢机构件不同部位的自重和接触到烧结舟底部所受的阻碍烧结收缩的不同大小和方向的摩擦力下，使得无磁钢制品在烧结收缩过程中不仅收缩变形大、相同烧结工艺下收缩比例规律性差，导致无磁钢结构件的成品尺寸难以控制。
基于此，本发明的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法通过在粉末冶金装置的托盘底部设置垫砂层的方式，以对生坯形成依托，减小生坯在烧结过程中收缩形变的阻力，减少无磁钢结构件烧结前后的尺寸变化，同时可避免托盘底部不平整对生坯的平整度造成影响。由此使得采用本发明的粉末冶金烧结方法制备的无磁钢结构件经过压制烧结就可满足产品的公差要求。
在其中一个实施例中，所述生坯包括通孔和/或盲孔；将所述生坯置于所述垫砂层之上后，于所述通孔和盲孔中填充砂子。
为了实现安装，无磁钢结构件通常具有通孔和/或盲孔。本发明进一步在该通孔和/或盲孔中填充砂子，可使得盲孔和通孔的收缩阻力在圆周方向上相对均匀一致，减少通孔和/或盲孔在烧结过程中的收缩形变，保证其预期的形状和收缩比例。
在其中一个实施例中，将所述生坯置于所述垫砂层之上后，利用砂子包埋所述生坯。利用砂子包埋所述生坯，使生坯被砂子完全包裹，可进一步减少无磁钢结构件的尺寸变化。
在其中一个实施例中，所述砂子的粒度为80～150目。
在其中一个实施例中，所述砂子为刚玉砂。
在其中一个实施例中，所述垫砂层的厚度为1～2mm。
本发明对砂子的粒度、种类以及垫砂层的厚度进行优选，可使砂子减少无磁钢结构件尺寸变化的作用得到最优的发挥，由此进一步提高对无磁钢结构件的尺寸变化的控制，使其生产工艺可控，提高其产品品质。
在其中一个实施例中，所述无磁钢结构件包括如下重量百分比的成分：Mn16～30％，Cu 10～25，C 0.2～0.8％，Si 0.5～1.2％，S≤0.05，其余为Fe。
在其中一个实施例中，所述烧结的温度为1150～1200℃。优选为1175～1180℃。
进一步合理控制烧结时的温度以配合垫砂的方法，可优化烧结工艺的生产质量，提高无磁钢结构件的品质。
在其中一个实施例中，所述生坯的密度为5.8～6.4g/cm3。
附图说明
图1为本发明一实施例制作得到的无磁钢结构件成品图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例一种无磁钢平衡块的粉末冶金烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照粉末冶金的常规方法制得无磁钢平衡块的生坯；该生坯具有通孔，生坯密度为5.8g/cm3；
(2)取出粉末冶金高温烧结炉的托盘，并在托盘的底部铺垫一层刚玉砂，形成垫砂层；该刚玉砂的粒径为80目，垫砂层的厚度为1mm；
(3)将生坯置于该垫砂层之上，然后于通孔中继续填充上述刚玉砂；
(4)将托盘推入粉末冶金高温烧结炉中，在温度1180℃条件下烧结1.5h；
(5)烧结完成后取出，按照常规方法进行后续抛光、防锈工序，即得无磁钢平衡块成品，结构如图1所示，该无磁钢平衡块包括如下重量百分比的成分：Mn 16％，Cu 10％，C0.8％，Si 0.5％，S≤0.05，其余为Fe。
实施例2
本实施例一种无磁钢平衡块的粉末冶金烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照粉末冶金的常规方法制得无磁钢平衡块的生坯；该生坯具有通孔，生坯密度为6.2g/cm3；
(2)取出粉末冶金高温烧结炉的托盘，并在托盘的底部铺垫一层刚玉砂，形成垫砂层；该刚玉砂的粒径为120目，垫砂层的厚度为1.5mm；
(3)将生坯置于该垫砂层之上，然后于通孔中继续填充上述刚玉砂；
(4)将托盘推入粉末冶金高温烧结炉中，在温度1175℃条件下烧结1.8h；
(5)烧结完成后取出，按照常规方法进行后续抛光、防锈工序，即得无磁钢平衡块成品，该无磁钢平衡块包括如下重量百分比的成分：Mn 20％，Cu 18％，C 0.5％，Si 0.8％，S≤0.05，其余为Fe。
实施例3
本实施例一种无磁钢平衡块的粉末冶金烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照粉末冶金的常规方法制得无磁钢平衡块的生坯；该生坯具有通孔，生坯密度为6.4g/cm3；
(2)取出粉末冶金高温烧结炉的托盘，并在托盘的底部铺垫一层刚玉砂，形成垫砂层；该刚玉砂的粒径为150目，垫砂层的厚度为2mm；
(3)将生坯置于该垫砂层之上，然后于通孔中继续填充上述刚玉砂；
(4)将托盘推入粉末冶金高温烧结炉中，在温度1175℃条件下烧结2h；
(5)烧结完成后取出，按照常规方法进行后续抛光、防锈工序，即得无磁钢平衡块成品，该无磁钢平衡块包括如下重量百分比的成分：Mn 30％，Cu 25％，C0.2％，Si 1.2％，S≤0.05，其余为Fe。
对比例
本对比例一种无磁钢平衡块的粉末冶金烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照粉末冶金的常规方法制得无磁钢平衡块的生坯；该生坯具有通孔，生坯密度为5.8g/cm3；
(2)将生坯置于粉末冶金高温烧结炉的托盘上，然后将托盘推入粉末冶金高温烧结炉中，在温度1180℃条件下烧结1.5h；
(3)烧结完成后取出，按照常规方法进行后续抛光、防锈工序，即得无磁钢平衡块成品，该无磁钢平衡块包括如下重量百分比的成分：Mn 16％，Cu 10％，C 0.8％，Si 0.5％，S≤0.05，其余为Fe。
对实施例1-3以及对比例烧结后的无磁钢平衡块成品进行精度测试，参考标准为GBT-1800.3-1998，结果如表1所示。
表1
通孔基本尺寸/mm 烧结后尺寸/mm 精度等级
实施例1 7.5 7.5±0.015 IT8-IT9级
实施例2 7.5 7.5±0.017 IT8-IT9级
实施例3 7.5 7.5±0.016 IT8-IT9级
对比例 7.5 7.5±0.7 IT11-IT12级
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，采用粉末冶金烧结装置进行烧结，其特征在于，包括如下步骤：
获取无磁钢结构件的生坯；
所述粉末冶金烧结装置具有用于放置所述生坯的托盘；在所述托盘的底部铺垫砂子以形成垫砂层；
将所述生坯置于所述垫砂层之上，进行烧结，获得无磁钢结构件。
2.根据权利要求1所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述生坯包括通孔和/或盲孔；将所述生坯置于所述垫砂层之上后，于所述通孔和盲孔中填充砂子。
3.根据权利要求1所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，将所述生坯置于所述垫砂层之上后，利用砂子包埋所述生坯。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述砂子的粒度为80～150目。
5.根据权利要求1-3任一项所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述砂子为刚玉砂。
6.根据权利要求1-3任一项所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述垫砂层的厚度为1～2mm。
7.根据权利要求1-3任一项所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述无磁钢结构件包括如下重量百分比的成分：Mn 16～30％，Cu10～25％，C 0.2～0.8％，Si0.5～1.2％，S≤0.05，其余为Fe。
8.根据权利要求1-3任一项所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述烧结的温度为1150～1200℃，烧结时间1.5～2h。
9.根据权利要求1-3任一项所述的无磁钢结构件的粉末冶金烧结方法，其特征在于，所述生坯的密度为5.8～6.4g/cm3。
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