粉末冶金（PM）是自20世紀(jì)初以來(lái)出現(xiàn)的有趣和具有創(chuàng)新性的制造技術(shù)之一，盡管它的開始是嘗試性的，因?yàn)樗鼈兪羌榈?。粉末金屬制造是許多行業(yè)生產(chǎn)高強(qiáng)度零件的一種有效、經(jīng)濟(jì)的方法。粉末冶金工業(yè)構(gòu)成粉末冶金工業(yè)的三個(gè)部分是一個(gè)從原材料到成品的完整的鏈條，每個(gè)環(huán)節(jié)都有支撐，反過(guò)來(lái)又有其他環(huán)節(jié)的支撐。

壓制操作中的兩個(gè)主要因素影響粉末冶金的設(shè)計(jì)考慮:金屬粉末的流動(dòng)行為和壓制作用。由于顆粒和模具之間的摩擦，金屬粉末不會(huì)液壓流動(dòng)。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)確保模腔內(nèi)有足夠的粉末分布，以實(shí)現(xiàn)令人滿意的壓實(shí)。因?yàn)榻饘俜勰┮蚕拗屏藱M向流動(dòng)，所以對(duì)可以產(chǎn)生的輪廓有一些限制。

設(shè)計(jì)細(xì)則

粉末冶金的成功設(shè)計(jì)取決于對(duì)技術(shù)的獨(dú)特方面如何影響構(gòu)成任何結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)的無(wú)數(shù)細(xì)節(jié)的理解，這就是為什么您應(yīng)該讓您選擇的零件制造商參與設(shè)計(jì)的每一步。

了解以下主題如何應(yīng)用于粉末冶金:

孔

在按壓方向上的孔可以是圓形、D形的，包括鍵槽、花鍵等。制造孔的工具部件稱為芯棒。

芯棒必須保持平直，在壓實(shí)過(guò)程中不得彎曲，否則可能會(huì)導(dǎo)致彈出和尺寸問(wèn)題。

經(jīng)常在大零件上增加發(fā)光孔，以減少突出的壓制面積，從而使零件更容易壓制和更輕。

盲孔、孔中的盲臺(tái)階和錐形孔很容易產(chǎn)生。

側(cè)孔必須在燒結(jié)操作后產(chǎn)生，通常通過(guò)機(jī)械加工。

壁厚

模具填充至關(guān)重要；一般來(lái)說(shuō)，不要使墻壁厚度小于1.52毫米(0.060英寸)。

避免設(shè)計(jì)長(zhǎng)而薄的墻；他們需要易碎的工具，零件本身有密度變化的趨勢(shì)。

當(dāng)長(zhǎng)度與壁厚之比高達(dá)8:1或更高時(shí)，必須采取特殊的預(yù)防措施來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻填充，并且密度的變化是不可避免的。

平整度

總的測(cè)量平整度取決于零件厚度和表面積。

在燒結(jié)或熱處理過(guò)程中，薄零件比厚零件更容易變形。

重新壓制提高了平整度。

投影凸臺(tái)比整個(gè)面部區(qū)域更容易變平。

錐度和斜度

零件側(cè)面通常不需要或不需要拔模。雖然在外部分進(jìn)行拔模有時(shí)是有幫助的，但它要求工具的準(zhǔn)確定時(shí)和較低的生產(chǎn)率。

圓角和半徑

理想的圓角半徑是:

用這種圓角加工更經(jīng)濟(jì)，更持久。

用大圓角制作的零件更容易、更快速。

倒角和斜面

為了防止毛刺，零件邊緣需要倒角，而不是半徑。例如，在襯套上30–45°倒角和0.13–0.38毫米(0.005–0.015英寸)平整以消除毛邊是好做法。

大角度倒角可由模具或芯棒中的斜面產(chǎn)生，由于需要謹(jǐn)慎防止模具填充和工具間粉末楔入的問(wèn)題，使用這種工具會(huì)降低生產(chǎn)率。

埋頭孔

埋頭孔是螺釘或螺栓頭孔周圍的倒角。當(dāng)埋頭孔由沖頭形成時(shí)，0.25毫米(0.010英寸。)標(biāo)稱平面對(duì)于避免沖頭上尖銳、易碎的邊緣至關(guān)重要。

凸緣

相對(duì)較小的凸緣、臺(tái)階或突出部分通?？梢酝ㄟ^(guò)在模具中加工擱板或臺(tái)階來(lái)制造。法蘭太大會(huì)導(dǎo)致彈出困難。底部法蘭邊緣和接縫半徑應(yīng)足夠大。

凸臺(tái)

凸臺(tái)成形腔可以位于沖壓工具中。相對(duì)于零件高度，型腔不得太深(少15%)，并且每側(cè)的拔模角至少應(yīng)為12°，以避免壓實(shí)的凸臺(tái)粘到?jīng)_頭上。

輪轂

輪轂是齒輪、鏈輪或凸輪的補(bǔ)充零件，可通過(guò)粉末冶金工藝輕松生產(chǎn)。重要的是在輪轂和法蘭部分之間包括一個(gè)大的半徑，并使輪轂外徑和齒輪或鏈輪齒根直徑之間的空間更大化。

螺柱

雖然帶拔模側(cè)邊的螺柱可以做成像凸臺(tái)一樣，但有時(shí)不允許拔模，或者螺柱直徑比相對(duì)較大。在這種情況下，需要使用帶有附加沖頭的工具。燒結(jié)前，務(wù)必考慮生坯的易碎性。

插槽和凹槽

凹槽可以從沖壓面上的凸起壓入零件的任一端，但有以下一般注意事項(xiàng):

彎曲或半圓形凹槽的更大深度為零件總長(zhǎng)度的20%。

矩形凹槽的更大深度限制為零件總長(zhǎng)度的15%，前提是平行于沖壓方向的表面有12個(gè)斜度，并且所有拐角都是圓角。

深而窄的槽和槽需要易碎的工具部件，因此應(yīng)避免使用。

原型

通常使用三種原型選項(xiàng):

從粉末冶金毛坯加工——粉末冶金毛坯，如壓制、燒結(jié)或滲透，可從粉末冶金零件制造商處獲得。由毛坯制造原型零件的加工和精加工步驟應(yīng)保持粉末冶金零件的典型表面光潔度和孔隙率。坯件的密度將是均勻的，并且可能不會(huì)準(zhǔn)確地再現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的多級(jí)零件的密度變化。建議評(píng)估幾種密度水平。

從一組包含特定定義特征(如內(nèi)徑花鍵，燒結(jié)，然后加工剩余特征(如齒輪齒和輪轂)的工具中進(jìn)行擠壓。

用一套工具壓制整個(gè)零件并燒結(jié)。當(dāng)零件配置相對(duì)簡(jiǎn)單或需要大量原型時(shí)，此選項(xiàng)是可行的。這個(gè)選項(xiàng)昂貴也耗時(shí)，但卻是可靠的。