CN115283674A - 粉末冶金嵌件成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉末冶金嵌件成型方法，具体步骤如下，嵌件预制→烘干→嵌件+粉末冶金压机模具→压制成型→烧结→清砂；所述嵌件包括石英砂97%，高呋喃树脂1.5%，微蜡粉0.5%，石墨0.5%，磺酸固化剂0.5%。优点是设计了嵌件，轴向尺寸为所需要尺寸X压缩比，径向尺寸与所需尺寸相同；具有与压制所需材料相同的压缩比；烧结温度达到粉末件烧结温度时与粉末冶金材料不粘接；烧结膨胀系数与压制零件相同或小于粉末冶金件（防止烧结时涨裂粉末冶金件）；通过本发明工艺能够解决一些中空零件或外侧中间有环槽零件或中间有通孔零件或多台阶零件的粉末压制成型问题，成本低，效率快，结构强度高。

Description

粉末冶金嵌件成型方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种粉末冶金嵌件成型方法。
背景技术
目前，粉末冶金成型方法有模压成型（PM）、注射成型（MLM）、3D打印等多种成型方法。其中，模压成型具有成本低、效率高、精度高等特点，但由于此种成型方法属于轴向压制，考虑成型过程、脱模等因素，无法成型多台阶、斜面、中空、带斜面等有特殊要求零件，如附图1-4。
注射成型和3D打印技术虽然能弥补以上部分缺陷，但同样存在成型件（只能成型小型结构件）成本高的特点，3D打印有原材料成本高，效率低的特点。
发明内容
为了克服粉末冶金（PM）成型方法存在的压机模具复杂，成型的某些粉末冶金结构件的特殊性，本发明提供一种粉末冶金嵌件成型方法，它采用模压工艺与嵌件成型工艺相结合的新型成型方法，利用此种方式可以代替部分铸造成型。
本发明的技术方案：
粉末冶金嵌件成型方法，具体步骤如下，嵌件预制→烘干→嵌件+粉末冶金压机模具→压制成型→烧结→清砂；
所述嵌件包括石英砂97%，高呋喃树脂1.5%，微蜡粉0.5%，石墨0.5%，磺酸固化剂0.5%；
把上述材料比例依次放入搅拌容器中混合搅拌，搅拌均匀后倒入嵌件预制的模具中进行预制成型，再进行烘干。
所述粉末冶金压机模具包括上模、阴模、下模、芯棒，阴模是中空模具，阴模内部下方滑动密封安装有下模，下模中间滑动密封安装有芯棒，上模位于阴模的口部上方，上模下方可滑动密封伸入阴模内部上方；上模中间设计有供芯棒滑动伸入的通孔。
采用上述模具和嵌件可压制中空零件（图1）或外侧中间有环槽零件（图2）或中间有通孔零件（图 3）或多台阶零件（图4），下以图1产品为例具体步骤如下；
1）粉末冶金压机模具的阴模和芯棒同时相对下模上升，阴模、芯棒与下模之间形成一段环形料槽；
2）一次装粉，把一次粉料装满一段环形料槽内；
3）阴模和芯棒二次相对下模上升，在一段环形料槽基础上形成二段环形料槽；
4）放入嵌件，嵌件放入二段环形料槽内，嵌件套在芯棒外侧，嵌件下端位于一次粉料上面；
5）二次装粉，把二次粉料填充满二段环形料槽的剩余空间；
6）上模下行伸入阴模内，开始压制，上模缓慢下行过程中，粉料和嵌件等比例压缩变形，压缩到位后，保压一定时间，形成中空压制坯件；
7）脱模，阴模先下行拉下使中空压制坯件从阴模中脱出，上模开始上行，同时芯棒开始缓慢下行，直到整个中空压制坯件完全脱离模具；
8）取件，进行后续烧结加工。
所述4）中，嵌件放入二段环形料槽内部位置，根据中空零件结构设计不同设计嵌件不同，中空零件是外侧中空则嵌件的外侧紧贴阴模的内壁，中空零件是内侧中空则紧贴芯棒放置。
本发明的优点是设计了嵌件，轴向尺寸为所需要尺寸X压缩比，径向尺寸与所需尺寸相同；并且具有与压制所需材料相同的压缩比；烧结温度达到粉末件烧结温度时与粉末冶金材料不粘接；烧结膨胀系数与压制零件相同或小于粉末冶金件（防止烧结时涨裂粉末冶金件）；通过本发明工艺能够解决很多粉末冶金产品无法通过干压实现的成型问题，有成本低，效率高，结构简单的特点。
附图说明
图1是中空零件示意图。
图2是外侧中间有环槽零件示意图。
图3是中间有通孔零件示意图。
图4是多台阶零件示意图。
图5是本发明的装粉状态示意图。
图6是本发明的压制完成示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例进行说明，
粉末冶金嵌件成型方法，具体步骤如下，嵌件预制→烘干→嵌件+粉末冶金压机模具→压制成型→烧结→清砂；
所述嵌件包括石英砂97%，高呋喃树脂1.5%，微蜡粉0.5%，石墨0.5%，磺酸固化剂0.5%；把上述材料比例依次放入搅拌容器中混合搅拌，搅拌均匀后倒入嵌件5预制的模具中进行预制成型，再进行烘干。
如图5-6，所述粉末冶金压机模具包括上模1、阴模2、下模3、芯棒4，阴模2是中空模具，阴模2内部下方滑动密封安装有下模3，下模3中间滑动密封安装有芯棒4，上模1位于阴模2的口部上方，上模1下方可滑动密封伸入阴模2内部上方；上模1中间设计有供芯棒4滑动伸入的通孔。
采用上述嵌件5压制中空零件，是通过嵌件5结合粉末冶金压机模具进行压制，具体步骤如下；
1）粉末冶金压机模具的阴模2和芯棒4同时相对下模3上升，阴模2、芯棒4与下模3之间形成一段环形料槽；
2）一次装粉，把一次粉料6装满一段环形料槽内；
3）阴模2和芯棒4二次相对下模3上升，在一段环形料槽基础上形成二段环形料槽；
4）放入嵌件5，嵌件5放入二段环形料槽内，嵌件5则是紧贴芯棒放置，嵌件5下端位于一次粉料上面；
5）二次装粉，把二次粉料7填充满二段环形料槽的剩余空间；
6）上模1下行伸入阴模2内，开始压制，上模1缓慢下行过程中，粉料和嵌件5等比例压缩变形，压缩到位后，保压一定时间，形成中空压制坯件；
7）脱模，阴模2先下行拉下使中空压制坯件从阴模2中脱出，上模1开始上行，同时芯棒4开始缓慢下行，直到整个中空压制坯件完全脱离模具；
8）取件，进行后续烧结加工。
以上所述烧结工艺和粉末金常规烧结工艺相同，清砂方法与铸件清砂方法相同，本文不再叙述。
本发明设计嵌件的轴向尺寸为所需要尺寸乘以压缩比（1：2），径向尺寸与所需尺寸相同，并且具有与压制所需材料（陶瓷材料以及铁基为主的材料）相同的压缩比；烧结温度达到粉末件烧结温度1120℃时与粉末冶金材料不粘接；烧结膨胀系数与压制零件相同或小于粉末冶金件，防止烧结时涨裂粉末冶金件；通过本发明工艺能够解决很多粉末冶金产品无法通过干压实现的成型问题，有成本低，效率高，结构简单的特点。

Claims (4)

1.粉末冶金嵌件成型方法，其特征在于，具体步骤如下，嵌件预制→烘干→嵌件+粉末冶金压机模具→压制成型→烧结→清砂；
所述嵌件包括石英砂97%，高呋喃树脂1.5%，微蜡粉0.5%，石墨0.5%，磺酸固化剂0.5%；
把上述材料比例依次放入搅拌容器中混合搅拌，搅拌均匀后倒入嵌件预制的模具中进行预制成型，再进行烘干。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金嵌件成型方法，其特征在于，所述粉末冶金压机模具包括上模、阴模、下模、芯棒，阴模等，阴模内部下方滑动密封安装有下模，下模中间滑动密封安装有芯棒，上模位于阴模的口部上方，上模下方可滑动密封伸入阴模内部上方；上模中间设计有供芯棒滑动伸入的通孔。
3.根据权利要求2所述的粉末冶金嵌件成型方法，其特征在于，
采用上述嵌件压制可压制中空零件或外侧中间有环槽零件或中间有通孔零件或多台阶零件，是通过嵌件结合粉末冶金压机模具进行压制，具体步骤如下；
1）粉末冶金压机模具的阴模和芯棒同时相对下模上升，阴模、芯棒与下模之间形成一段环形料槽；
2）一次装粉，把一次粉料装满一段环形料槽内；
3）阴模和芯棒二次相对下模上升，在一段环形料槽基础上形成二段环形料槽；
4）放入嵌件，嵌件放入二段环形料槽内，嵌件下端位于一次粉料上面；
5）二次装粉，把二次粉料填充满二段环形料槽的剩余空间；
6）上模下行伸入阴模内，开始压制，上模缓慢下行过程中，粉料和嵌件等比例压缩变形，压缩到位后，保压一定时间，形成中空压制坯件；
7）脱模，阴模先下行拉下使中空压制坯件从阴模中脱出，上模开始上行，同时芯棒开始缓慢下行，直到整个中空压制坯件完全脱离模具；
8）取件，进行后续烧结加工。
4.根据权利要求3所述的粉末冶金嵌件成型方法，其特征在于，所述4）中，嵌件放入二段环形料槽内部位置，根据中空零件结构设计不同设计嵌件不同，中空零件是外侧中空则嵌件的外侧紧贴阴模的内壁，中空零件是内侧中空则紧贴芯棒放置。
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