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解释粉末冶金与铸造的优点和缺点不相同

2021-06-02 10:32:29

当订单量超过几十个时,流程经济性决定了几乎不需要任何后期工作的近净成型制造流程。许多工程师和买家都倾向于压铸,但考虑粉末冶金是有充分理由的——尤其是随着技术的发展和对粉末冶金 (PM) 的了解,新用途、材料和设计的可能性得到了释放。在这里,我们将比较粉末冶金与铸造——特别是压铸——并解释粉末冶金的许多优点(也许还有一两个警告)。如果您不知道粉末金属是一种选择,或者不相信 PM 具有竞争力,那么您需要特别密切关注。并非所有压铸应用都适合粉末冶金,但在某些特定情况下 PM 可以实现。

一、粉末冶金的优势对比。压铸:概述

在比较粉末冶金与铸造时,重要的是查看以下因素:质量、重大影响、机械性能、成本、应用。

粉末冶金和压铸都需要填充形成所需形状的模具。然后成型零件被释放——这个过程会影响零件和工具的设计。这就是相似之处结束的地方。在压铸中,熔融金属被倒入模具中,在那里凝固。脱模后,它通常要经过多次机械加工和热处理。相比之下,粉末金属工艺涉及使用冷粉末。(某些变体确实涉及加热粉末,但不涉及加热到熔点。)当模具装满时,上部工具下降以压实粉末。然后模具打开,零件被弹出。许多粉末金属零件然后经过烧结,将混合物融合成一个硬化的零件。

二、粉末冶金和压铸分开的地方

尽管这些工艺有相似之处,但粉末冶金的许多优点和缺点与铸造的优点和缺点大不相同。

三、质量

在压铸中,湍流液体充满型腔。有时这会滞留空气,导致未填充(您的材料未填充模具)。氧化皮会掉入液体中造成内部缺陷,流线和孔隙很常见。为了在铸造后验证完整性并检测有缺陷的零件,有时您需要:泄漏测试、X射线、其他检查。

粉末冶金的优势之一是一致性。每次循环都会将均匀重量的粉末沉积到模具中,并压实至相同的密度。如果粉末金属制造商遵循良好的内务管理规范并避免粉末污染,则极不可能出现内部缺陷。

第贰个优势是对微观结构的控制。在压铸中,这是由冷却速度决定的,冷却速度取决于表面积和体积等因素。粉末冶金可以更好地控制孔隙率和一致性,并能够形成更精细的微观结构。为什么这对设计师很重要?这使它特别擅长生产坚硬、坚韧的部件——想想高速钢工具。

粉末冶金

四、重大影响

压铸常用于有色金属材料,例如:铝、镁、锌

这主要是因为这些金属的熔点低。

粉末冶金在材料使用和合金选择方面具有更大的灵活性。 特别是,虽然有“标准”粉末金属材料,但混合粉末也是可行的。这允许创造特定的特性——例如电机组件的高磁性能——和高熔点金属粉末。粉末金属通常由以下材料中的一种组成:不锈钢、铁、镍、钛、铜、硅、磷

五、机械性能

与其他一些工艺相比,压铸提供了很好的成型能力。但是,您可以利用几乎与粉末冶金相同的设计可能性,但具有更好的机械性能。看看您的电磁设计并问问自己:您通过压铸获得的较小成型优势是否值得您在上面和下面看到的其他品质的妥协?

用于压铸的材料没有磁性。除非它们被设置在由另一种金属制成的另一个组件内,否则那里没有磁性适用性。然而,粉末金属具有多种可用的磁性材料。压铸件的另一个问题是它们脆弱且容易破碎。压铸部件的主要材料——锌和铝——是相对较软的金属,这无济于事。粉末金属零件,通常由某种形式的钢制成,经得起更多的滥用。使用强度更高的材料可以用更少的材料实现相同的形状,这可以节省电机设计的空间和重量。

六、成本

组件设计是成本的主要驱动因素,尽管可以定制设计以适应的成型工艺。但是,压铸和粉末冶金之间存在差异,这些差异具有显着的成本影响。   

材料使用/产量。粉末冶金的废品率较低,这在使用铜和不锈钢等高价值材料时具有巨大的优势

二次加工。压铸零件几乎总是需要修整以去除毛边,再加上一些机加工操作和可能的热处理。大多数粉末金属零件几乎不需要二次加工。   

能源消耗。熔化金属是能源密集型的,对于熔点较高的材料更是如此。虽然烧结也是能源密集型的,但与铸造相比,烧结的总消耗量可能更少。

七、应用

我们中的许多人在成长过程中都玩过火柴盒车。这是压铸的一个例子。汽车的金属外壳是一个复杂的形状,非常适合这个过程。(可悲的是,现在火柴盒汽车是塑料的。)多年来,压铸的其他更重要的用途包括:汽车上的标志、火车车轮压铸、二冲程发动机中的杆。

八、考虑两个过程

粉末冶金和压铸都是近净成形工艺。(虽然我们认为粉末冶金可以制造出真正的净形状零件。)然而,在许多情况下,粉末冶金比铸造具有明显的优势。在处理高价值和高熔点材料时,粉末冶金工艺的优势尤为明显。请记住,这种金属加工工艺在材料使用方面提供了更大的灵活性——因此扩展了您对汽车部件和其他几种应用的设计可能性。


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