銅粉末冶金技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效成型,主要通過(guò)以下幾種方式:
優(yōu)化成型工藝:
壓制工藝:壓制壓力、保壓時(shí)間和壓制方式等參數(shù)直接影響材料的致密度和孔隙率。優(yōu)化壓制工藝可以獲得高致密度、低孔隙率的坯體,為后續(xù)燒結(jié)奠定基礎(chǔ)。
等靜壓成型:等靜壓成型可以克服傳統(tǒng)模壓成型中壓力分布不均的問(wèn)題,獲得各向同性的坯體,提高材料的尺寸精度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
注射成型:注射成型可以制備形狀復(fù)雜、尺寸精密的零件,并通過(guò)優(yōu)化喂料配方和成型工藝,獲得高致密度、低缺陷的坯體。
完善燒結(jié)過(guò)程:
燒結(jié)溫度和時(shí)間:燒結(jié)溫度和時(shí)間是影響材料致密度和性能的關(guān)鍵因素。過(guò)低的溫度或時(shí)間會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)不充分,材料致密度低;過(guò)高的溫度或時(shí)間會(huì)導(dǎo)致晶粒粗化,降低材料性能。需要根據(jù)材料成分和性能要求,優(yōu)化燒結(jié)溫度和時(shí)間。
燒結(jié)氣氛:燒結(jié)氣氛影響材料的氧化還原反應(yīng)和致密化過(guò)程。還原性氣氛可以防止銅粉氧化,促進(jìn)燒結(jié)致密化;惰性氣氛可以避免材料與氣氛發(fā)生反應(yīng),保持材料成分穩(wěn)定。
燒結(jié)方式:選擇合適的燒結(jié)方式可以提高材料的致密度和性能穩(wěn)定性。例如,無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)等不同燒結(jié)方式對(duì)材料的致密度和性能有不同的影響。
后處理工藝:
加壓處理:在真空燒結(jié)后采用加壓處理,保壓30 - 60分鐘后再冷卻,可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的致密度和尺寸精度。
機(jī)械加工:對(duì)燒結(jié)后的制件進(jìn)行加工、整形,可以進(jìn)一步提高尺寸精度。

優(yōu)化混料方法:
混料均勻性:混料的均勻性直接影響產(chǎn)品的精度和性能。采用合適的混料方法,如先將石墨、銅粉及切削劑初混,再加入潤(rùn)滑劑及粘接劑混合,可以提高粉料的工藝性能,減少燒結(jié)過(guò)程中的變形。
控制粒度分布:銅粉的粒度直接影響成形效果和后續(xù)加工的成本。合理控制粒度分布可以減少過(guò)多的精細(xì)粉末浪費(fèi),同時(shí)保持材料性能的穩(wěn)定。
設(shè)備改進(jìn)與自動(dòng)化:
高精度設(shè)備:采用高精度的壓制設(shè)備和燒結(jié)爐,能夠更精確地控制壓力、溫度和時(shí)間等參數(shù),從而提高產(chǎn)品的精度。
自動(dòng)化技術(shù):引入自動(dòng)化生產(chǎn)線,可以減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。
此外,銅粉末冶金技術(shù)還包括以下幾種成型工藝:
常規(guī)壓制 - 燒結(jié):
這是經(jīng)典、成熟、自動(dòng)化程度高的粉末冶金批量生產(chǎn)路線。干燥粉末(往往含潤(rùn)滑劑、石蠟或鋅硬脂酸鹽)在剛性鋼模中單軸壓制成綠坯,再在受控氣氛爐(氮?dú)浠旌?、裂解氨、惰性或真空)中于固相線以下溫度燒結(jié),顆粒通過(guò)擴(kuò)散、孔隙收縮形成冶金連接。
工藝優(yōu)點(diǎn):中高產(chǎn)量成本低,節(jié)拍可達(dá)數(shù)件/秒級(jí)。模具化確保批量尺寸一致性;適合自動(dòng)送料、自動(dòng)頂出??芍苯映尚锡X形、鍵槽、多層階梯結(jié)構(gòu),后加工極少??杀A粢欢ㄟB通孔隙,制成含油自潤(rùn)滑軸承或過(guò)濾元件。
適用材料:鐵基(Fe - Cu、Fe - C、合金鋼粉)、不銹鋼粉、銅基、青銅、軟磁鐵粉、硬磁粉、鐵 - 磷、鐵 - 鉬系、鉬或碳化物復(fù)合。低熔點(diǎn)金屬(Sn、Zn)亦可。
粉末鍛造:
粉末鍛造是一種粉末冶金與鍛造相結(jié)合的工藝,其制品的密度高、強(qiáng)度高,適合于制造形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的零件。
金屬注射成形:
金屬注射成形是一種近凈成形技術(shù),可制造形狀復(fù)雜、尺寸精度高的小型零件,特別適合于制造難以用傳統(tǒng)方法加工的復(fù)雜形狀零件。
冷 / 熱等靜壓:
冷等靜壓可使粉末體密度均勻化,提高粉末體的強(qiáng)度,便于后續(xù)加工;熱等靜壓可使粉末體獲得高密度、高性能的制品,適用于制造高性能、高精度的粉末冶金制品。
金屬增材制造:
金屬增材制造是一種先進(jìn)的制造技術(shù),可直接制造出復(fù)雜形狀的金屬零件,具有設(shè)計(jì)自由度高、制造周期短、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。