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1、粉末冶金工艺和铸造工艺的异同 Page * 工艺的对比 粉末冶金基本工序 第一步为原料粉末的制取和准备，粉末可以是纯金属或合金、非金属、金属金属的化合物以及其他各种化合物。第二步是将第一步制得的粉末根据实际条件的需要，使用特定的成形方法制成所需形状坯块。成形方式有简单的压制、等静压制、轧制、挤压、爆炸成形等。最后一步是坯块的烧结。烧结在物料主组元熔点以下的温度进行，以使材料和制品具有最终的物理、化学和力学性能。 铸造工艺工序 铸造主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。 粉末冶金与金属液态成型的区别 Powder metallurgy ：P.M; Fusion metall
2、urgy ： F.M 产品成分、结构不同 P.M最终产品成分未变，只是粉末固结在一起； F.M最终产品组织结构发生变化，例：开始是两种金属，最后是合金。 产品性能不同 P.M可生产特殊性能产品，例：高熔点金属、多孔材料、摩擦材料、 磁性或电性能材料； F.M只能生产普通产品。 生产工艺对比 P.M工艺 a.传统方法：金属化学法、物理法、机械法不同形状、粒度的粉 末混合压制烧结制品后处理 b. 先进技术：热固结压制和烧结同时进行（热压、热挤压、热等静压、锻压等） F.M工艺 金属熔炼成锭轧制、拉伸、挤压、锻压、机加工线材、棒材、型材等不同形状、不同性能的产品 * 4.温压技术 5.流动温压工艺
3、烧结 1. 电场活化烧结 2. 等离子体活化烧结 3. 微波烧结 4. 低温烧结 * 粉末冶金工艺的优缺点 1、绝大多数难熔金属及其化合物、氧化物弥散强化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬质合金等只能用粉末冶金方法来制造。 2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要后续的机械加工，故能大大节约金属用量，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。 优点： * 3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污
4、染，故有可能制取高纯度的材料。 4、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。 * 缺点： 1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小. 2、模具费用相对来说要高出铸造模具。 * 粉末冶金材料和制品的发展方向 1、具有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。 2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能硬质合金。 3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。 4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。 5、加工独特的和非一般形态
5、或成分的复合零部件。 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇注到铸型中，经冷却凝固、清理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。 图1 司母戊大方鼎 875公斤 图2 越王勾践剑 图3 永乐大钟 铸造 Page * 铸造的历史发展 铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展，铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。 由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等
6、要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速. 常见铸造件 铸造特点： 1、铸造原材料来源广、生产成本低，与其它成形工艺相比，铸造具有明显的优势。 2、铸造是金属液态成形，因此可生产形状十分复杂，尤其是具有复杂内腔的各种尺寸规格的毛坯或零件。 3、铸件的大小、重量及生产批量不受限制，比较灵活。 4、生产成本低，节省资源，材料的利用率高，故应用十分广泛。 5、铸件的力学性能不如相同化学成分的锻件好。 6、由于铸造生产工序多、投料多，控制不好时，铸件质量不够稳定，废品率
7、也相对较高。 7、劳动条件也较差。 由大球及套筒铸件的制造过程引出的概念 图1 1000mm钢球体 图2 形状不完备的球 砂箱 耐火材料 图3 形状完备但取不出来的球体 图4 分型面 分型面 图5 分型面 图6 造型 图7 造型时分型面与 分模面平齐一致 图8 造型时分型面与 分模面平齐一致 分模面 图9 球形空腔 图10 在球形空腔上置浇道 图11 更平稳的浇注系统 铸造种类 ： 砂型铸造 ：用型砂紧实成型进行铸造的方法 特种铸造 ：熔模铸造、金属型铸造、 低压铸造、差压铸造、离心铸造、消失模铸造、压力铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造、连续铸造等方法 熔化： 熔化前要打炉。一般材料使用坩埚为碱性
8、坩埚，主要材料为镁砂。碱性坩埚对金属液有一定的好处，能够稳定合金成份，并控制合金液中的有害元素硫、磷的含量。酸性坩埚一般进行铸铁类的熔炼，主要材料为石英砂。在熔炼过程有增硅现象，不能降低硫、磷含量。 金属型铸造 金属型铸造是指将液体金属在重力作用下浇入金属铸型，以获得铸件的一种方法。铸型用金属制成，可以反复使用几百次到几千次。 离心铸造 离心铸造是指将熔融金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法。 消失模铸造 采用聚苯乙烯发泡塑料模样代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在金属液的作用下，塑料模样燃烧、气化、消失，金属液取代原来塑料模所占据的空间位
9、置，冷却凝固后获得所需铸件的铸造方法。 差压铸造 差压铸造又称反压铸造、压差铸造。实质是使液体金属在压差作用下，充填到预先有一定压力的型腔内，进行结晶、凝固而获得零件毛坯的一种工艺方法。实现方式通常是在低压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。它是低压铸造与压力下结晶两种铸造方法的结合。 铸造优缺点 优点： 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛 坯，如各种箱体、床身、机架等。 2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的 金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克
10、到几百 吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利 用废机件，故铸件成本较低。 缺点：? 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度 低于同种材料的锻件。 2）铸件质量不够稳定。 铸造发展趋势： 1、铸造工艺的迅速发展； 2、铸造设备推陈出新； 3、铸造的环境也得到了很大的改善； 4、对铸件的要求提高，铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。 5、我国铸造行业：厂点多、产量大、门类齐全，但与美、日、德、法等铸造还有相当大的差距。 他们都是一种材料的成型技术，区别在于类似铸铁和陶
11、瓷的区别。铸造是利用材料从液态到固态的相变进行成型；粉末冶金是利用固体颗粒之间的低熔点物质融合达到成型的。 铸造有完全熔化金属，粉末冶金没有（只有部分物资熔化）。铸造的模具比粉末冶金模具大很多，造价也是它的几倍到十几倍。 粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。铸造实质是使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型 压铸模具 型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。两者的区别就是成型的金属状态不同，及材料充满型腔后温度控制方式不同。 粉末冶金和铸造对比 粉末冶金粉末冶金具有针对性，即绝大多数难溶金属
12、及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。 粉末冶金材料的利用率高、生产效率高。因为压坯往往压制成零件的最终尺寸，而不需要或很少需要随后的机械加工。通常用粉末冶金的方法生产制品时，金属的损耗只有15，而用一般熔铸方法时，损耗可能达到80。 粉末冶金有可能制取高纯度的材料。因为粉末冶金工艺与熔铸法不同，在材料生产过程中，不会带给材料任何污垢。同时，粉末冶金工艺本身较简单，易操作。 Page * Page * 粉末冶金工艺和铸造工艺的异同 The similarities and differences of powder metallurgy and casting process
13、Page * 粉末冶金 粉末冶金概念：粉末冶金是一门研究制造各种金属粉末并以该粉末为原料，通过压制成形、烧结和必要的后续处理来制取金属材料和制品的科学技术。是一种少或无切削加工的批量生产方法，可以在较低的成本下，制得形状叫复杂，结构强度叫高的结构件；是在较低成本下批量生产轴承类自润滑零件的主要方法。 Page * 粉末冶金的应用 * 粉末冶金的历史 粉末冶金技术可追溯到远古。早在纪元前，人们就在原始的炉子里用碳还原铁矿，得到海绵铁块，再进行捶打，制成各种器件。19世纪初叶，用粉末冶金法制得海绵铂粉，经冷压，再在铂熔点温度的三分之二左右进行加热处理，然后进一步锻打成各种铂制品，后来，随着冶金炉技
14、术的发展，经典的粉末冶金工艺逐渐被熔铸法取代。直到1909年库力奇的电灯钨丝问世后，粉末冶金技术才得到迅速发展。 * 现代粉末技术发展的三个重要标志 第 一 个标志是20世纪初由于电气技术的迅速发展，迫切地寻找各种新的电光源材料。1880年爱迪生发明电灯采用的碳四光源有严重缺陷，直至用粉末冶金工艺才解决了钨丝的制造技术，使电灯真正给人类带来了光明，从而使粉末冶金的传统工艺重新获得了新生。随后，许多难熔金属材料如钨、铂、钮、钥生产，粉末冶金工艺成为唯一的方法。 第二个标志是21世纪30年代，采用粉末冶金工艺制造多孔含油轴承获得成功，接着采用廉价的铁粉制成铁基含油轴承，并迅速在汽车工业、纺织工业等
15、方面得到广泛应用。 第三个标志是粉末冶金新工艺，新材料在近二三十年来不断向高水平新领域方面拓展，热等静压、粉末锻压等新工艺出现，金属陶瓷、弥散强化材料、粉末高速钢等 新型材料相继问世。 * * 优选粉末冶金的基本原则： 1、自润滑性零件：含油轴承类零件，件小量大 2、同一品种大批量的各种结构件：形状复杂，不加工和少加工 * 什么样形状的零件可以用粉末冶金加工？ 首先要弄清楚粉末材料是如何被成型的：每个台阶对应一个模冲，模冲可以简单理解为能单独运动并施加压力的模具冲头 * 什么样形状的零件可以用粉末冶金加工？ 然后根据粉末成型压机的构造、模架、模具的结构，将粉末零件分为6种基本类型： * 粉末冶
16、金典型的工艺过程： 1、原料粉末制取。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。其中机械法又可分为：机械粉碎和雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。 2、将粉末压制成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型，还有挤压成型、爆炸成型等。 * 3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理力学性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的烧结，若
