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粉末冶金零件连接工艺的回顾以及焊接问题的解决

2021-02-19 13:53:51

粉末冶金(PM)工艺具有很高的生产率,是从多种材料制造特别复杂的几何形状的近净形零件的理想选择,这可以较大程度地利用材料,从而较大程度地减少或消除了机械加工等二次加工。二次操作对于通过液态金属加工制造的部件很常见,并且导致制造过程中的额外步骤,从而带来大量成本和浪费。尽管粉末冶金工艺具有明显的优势,但是,由粉末合成的材料的连接却一直存在与其固有特性(例如,孔隙度,污染和夹杂物)相关的困难,这些困难往往会影响焊接接头的性能。

本文对当前焊接PM组件的新技术进行了回顾。它还寻求确定所选的连接工艺,并从初始加工和伴随的材料问题出发,确定PM零件的连接中明显的技术差距,重点是为焊接问题提供解决方案。

在PM材料加工技术中,零件的全部或某些成分以具有一定组成,形态和尺寸特征的颗粒形式使用,并压制成高精度产品。 PM生产具有紧密公差和高生产率的高质量,复杂零件的能力呈现出显着的优势,例如能源效率和潜在的低资本成本。 PM被广泛用于从生物医学到汽车工业领域的各种应用,例如牙齿修复,植入物,轴承和汽车传动部件。

粉末冶金件

作为各种应用中的锻造和铸造材料的替代品,PM组件变得越来越有吸引力。但是,通过利用将PM零件彼此连接或连接到其他铸造/锻造产品来制造复杂的几何构造的能力,可以进一步增加PM的使用。限制粉末冶金零件焊接的主要问题是孔隙率,杂质和某些PM零件的碳含量高的事实。其中,用于焊接的PM零件重要的特性是孔隙率,它是故意制造成多孔零件,或者是由于致密化不足而偶然产生的。粉末颗粒的特性(例如颗粒的形状,大小和表面积)决定了粉末压块的孔隙率或相对密度,进而影响了预成型坯的几个重要物理性能,例如导热性,淬透性以及热膨胀。已经注意到,孔隙率还可以充当杂质/夹杂物的陷阱,当孔隙中夹带的杂质可能对PM部件的可焊接性例如有害时,杂质/夹杂物可能对诸如焊接的二次操作有潜在的影响。通过鼓励凝固裂纹。据报道,由于预成型件的多孔性和有限的颗粒间结合面积,使PM零件在焊接时容易在热影响区开裂,从而使接头附近的延展性降低。因此,这些位置可能无法抵抗由于熔焊中的收缩而产生的热应力。另外,焊接通常与所产生的变形有关,而已知PM零件可提供良好的尺寸和几何精度,因此,如果要避免机加工操作,则必需通过选择适当的连接技术来使变形较小化。

因此,要成功地焊接PM零件,就需要了解孔隙率,化学成分,杂质含量和整体清洁度对焊接性能(如焊接金属和HAZ裂纹,延展性和韧性,残余应力和变形)的影响。这些问题在本次审查中得到解决。


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