粉末加工由材料粉末形成固體零件。據(jù)稱，5000年前埃及人使用粉末冶金，2000年前印度人也使用粉末冶金，兩者都用于制造鐵零件。現(xiàn)代粉末加工技術(shù)始于19世紀初。粉末加工在工業(yè)制造中廣泛使用，在19世紀初用于生產(chǎn)鎢絲燈泡?，F(xiàn)代工業(yè)采用許多不同的粉末工藝。50-100磅的零件可以生產(chǎn)為粉末冶金中典型的尺寸上限。然而，通過這些類型的方法生產(chǎn)的大部分零件往往小于5磅。粉末工藝的設(shè)計和應(yīng)用在本節(jié)中討論。

粉末工藝設(shè)計

粉末工藝適用于特定且范圍有限的制造應(yīng)用。由于粉末冶金的性質(zhì)，存在一套特別的設(shè)計考慮。一般來說，壓實和從模具中排出以及壓實過程中的粉末流動是影響粉末工藝設(shè)計的主要因素。模具是制造過程設(shè)計中不可或缺的因素。例如，需要長而薄的沖頭的零件應(yīng)該避免，因為沖頭的剛性至關(guān)重要。

在設(shè)計粉末冶金制造工藝時，盡可能限制零件的復(fù)雜性通常是有利的。粉末冶金在生產(chǎn)具有二維輪廓和均勻厚度的零件方面有效。增加工件的厚度會增加獲得粉末均勻壓實的難度。來自兩側(cè)的壓縮通常用于緩解這個問題。另一個因素是粉末在壓制過程中不會在模腔內(nèi)橫向流動。厚度超過一層的零件生產(chǎn)起來會更復(fù)雜。隨著整個零件中不同厚度值的數(shù)量增加，制造該零件的難度急劇上升。制造更簡單的設(shè)計可以用一個沖頭或兩個相反方向的沖頭來完成。反向壓制也是一種用于更復(fù)雜工作的方法，但是對于更復(fù)雜的零件，可以使用帶有獨立控制的多沖頭。在某些情況下，可以使用多達十個單獨動作的機器。

粉末冶金零件設(shè)計可以通過厚度值來定量測量復(fù)雜程度。簡單的零件厚度均勻性低，可以從一個方向壓制。下一級的復(fù)雜性可以被認為是厚度均勻的厚部分，需要從兩個方向進行處理。第三層復(fù)雜性包括兩種不同厚度的零件。河北粉末冶金零件的高復(fù)雜性定義了三種或三種以上不同厚度的零件設(shè)計。

加工考慮使得零件幾何形狀中的尖角不適合粉末加工。應(yīng)提供圓角半徑。

如果可行，還應(yīng)提供拐角半徑。然而，如果外半徑要求沖壓邊緣過薄，則應(yīng)使用另一種替代方法。倒角可以用來代替拐角半徑。倒角應(yīng)該是45度或更大的角度，以防止沖壓邊緣變得太薄和缺乏操作所需的剛性。有時半徑可以和倒角組合在一起。

特定的幾何特征可以通過粉末加工產(chǎn)生，也可以不通過粉末加工產(chǎn)生。不能創(chuàng)建的特征在后者中加工。例如，在粉末加工操作中不能生產(chǎn)螺紋。可以生產(chǎn)零件上的凸緣或突出物。法蘭長度應(yīng)Z小化，因為生坯上較長的法蘭容易斷裂，尤其是在脫模過程中。凸臺可以設(shè)計在粉末冶金零件上，但是它們應(yīng)該盡可能地圓，并且不高于零件總高度的15%。壁厚，無論是外部還是內(nèi)部，都不應(yīng)設(shè)計得太薄。Z小壁厚通常約為0.06英寸(1.5毫米)，但在某些情況下，已經(jīng)制造了壁厚比這更薄的零件。

粉末加工有多種孔幾何形狀和底切。芯棒用于在壓塊上制造孔。設(shè)計孔和底切時的基本規(guī)則是，該特征不得阻止零件在壓制后彈出?？缀偷浊袘?yīng)平行于壓制方向。

粉末冶金的應(yīng)用

粉末加工適用于某些特定的制造應(yīng)用。許多因素使粉末加工特別。粉末冶金的一個優(yōu)點是浪費的材料很少，而金屬鑄造需要一個必須拆除的澆注系統(tǒng)。此外，大部分制造過程可以自動化，因此人工成本低。由于這些原因，隨著材料和勞動力成本的增加，粉末加工變得更加有利。然而，昂貴的工具需要大量的粉末冶金制品來證明設(shè)置成本的合理性。另一個缺點是，在傳統(tǒng)的粉末加工中，材料的機械性能通常不如其他工藝。石家莊粉末冶金制造工藝的公差適中，一般為0.003-0.005英寸。由于這些原因，在制造大量不需要高機械強度或精密公差的小零件時，粉末加工與其他工藝相比具有競爭力。值得注意的是，通過鍛造和機械加工的進一步加工可以改善零件的機械性能并獲得優(yōu)異的幾何精度。此外，一些特殊的替代粉末工藝，如熱等靜壓，可以自行獲得優(yōu)異的機械性能。

除了更有效、更有競爭力的制造工藝之外，還有另一個應(yīng)用分支，其中零件必須通過粉末工藝制造，因為它們很難或不可能以任何其他方式制造。這種制造具有可控孔隙率的材料的方法適用于過濾器或含油軸承和齒輪的制造。具有高熔化溫度的難熔金屬，例如鎢，可以使用粉末工藝形成。一些合金和材料組合只能通過粉末加工來實現(xiàn)。用于成型模具和機器刀具等部件的硬質(zhì)合金工具是使用粉末加工技術(shù)制造的。粉末加工的其他特殊應(yīng)用包括摩擦材料，如離合器襯片，電接觸材料，包括開關(guān)和滑動觸點，電子系統(tǒng)鐵芯和磁鐵。