壓制速度高
目前在Hydropulsor公司的高速壓制成形機(jī)上實(shí)現(xiàn)的壓制速度為2～10m·s-1,壓制速度比常規(guī)壓制的高2～3個(gè)量級(jí),是自由鍛錘的速度的2倍以上。在對(duì)國(guó)內(nèi)外不同工藝、不同公司生產(chǎn)的鐵粉、銅粉、軟磁材料等典型金屬粉末進(jìn)行的高速壓制的研究中,得到了如研究者所期望的相同的密度變化規(guī)律,即隨著壓制速度的提高,壓制壓力的增加,生坯密度得到提高。北京科技大學(xué)在HYP35-2型設(shè)備上采用赫格納斯公司生產(chǎn)的霧化鐵粉以及北京有研粉末公司生產(chǎn)的電解銅粉進(jìn)行高速壓制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),生坯密度隨壓制速度的增大而增加較快,當(dāng)壓制速度超過(guò)7.9m·s-1后生坯密度的增長(zhǎng)趨緩。
壓坯密度高且密度分布均勻
高速壓制時(shí)壓制壓力由靜壓變成動(dòng)壓,粉末體受到靜壓力P和動(dòng)量mv的作用,作用時(shí)間短,瞬時(shí)沖擊力F=mv/t很大,從而使壓坯的密度相對(duì)提高。赫格納斯公司對(duì)不同成分的鐵基零件材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),D.AE是Fe4Ni115Cu015Mo的母合金混合粉末,AstaloyCrM是水霧化Fe3Cr015Mo的預(yù)合金粉末,HVC使2種成分的材料的生坯密度提高0.3g·cm-3。對(duì)316L不銹鋼的實(shí)驗(yàn)表明,生坯密度提高0.25g·cm-3。高速壓制的生坯密度與其他粉末冶金工藝相比,優(yōu)勢(shì)是很明顯的,HVC技術(shù)不僅可以獲得高密度零件,而且密度均勻,零件不同部位的密度差減到最小。在高速壓制時(shí)壓坯沿軸向的密度分布要比靜壓時(shí)均勻,對(duì)于長(zhǎng)徑比為6.7的圓柱體零件來(lái)說(shuō),燒結(jié)體的密度差為0.2g·cm-3。
多次壓制提高密度
在常規(guī)的壓制條件下,壓坯的密度主要取決于壓制壓力,而高速壓制的壓坯密度取決于壓制能量,極短時(shí)間內(nèi)的多次高速壓制使壓制能量得以累加,使粉末的致密度提高,如在4000J能量的沖擊下達(dá)到的生坯密度可以用2000J的能量2次沖擊來(lái)完成,這就為使用中小型的設(shè)備生產(chǎn)大尺寸零件提供了可能。
彈性后效低,脫模壓力小
高速壓制時(shí)壓坯的彈性后效低于常規(guī)壓制。Erics-son等發(fā)現(xiàn),ASC100129水霧化粉成形的直徑為31mm的圓柱體,其彈性后效較常規(guī)壓制低40%。低的彈性后效降低了脫模壓力。高速壓制時(shí)的側(cè)壓系數(shù)明顯低于靜態(tài)壓制。在一定的材料和壓坯的密度條件下,高速壓制時(shí)的脫模壓力比靜態(tài)壓制低1.5～2.5倍。
優(yōu)異的綜合性能
提高材料密度及其均勻性是提高粉末冶金制品性能的有效措施。HVC使粉末冶金材料的性能明顯改善。SkoglundP等的研究發(fā)現(xiàn),材料的硬度和抗拉強(qiáng)度隨著密度的增加成比例提高,AstaloyCrM+014%C粉末最大密度值接近7.6g/cm3,硬度為3400MPa,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到800MPa和1150MPa,疲勞極限為380MPa。如果經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和燒結(jié)硬化工藝處理,AstaloyCrM+0.4%C合金的屈服強(qiáng)度大于1200MPa,抗拉強(qiáng)度接近1400MPa[21]。對(duì)于AstaloybMo+0.2%C粉末的最大壓制密度為717g/cm3,經(jīng)表面滲碳+淬火工藝,彎曲疲勞極限大于550MPa。
生產(chǎn)率高,可經(jīng)濟(jì)成形大型零件
HVC整個(gè)壓制過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,極大地提高了生產(chǎn)效率。由于壓坯的高密度可以縮短燒結(jié)時(shí)間,所以進(jìn)一步有利于晶粒度的控制,進(jìn)而提升制品的性能,并降低了成本[31]。由表1的生產(chǎn)成本與制品密度之間的性?xún)r(jià)比來(lái)看,對(duì)制備高密度、高性能的P/M零部件來(lái)說(shuō),HVC一次壓制在成本與性能之間找到了最佳結(jié)合點(diǎn)。HVC2次壓制和粉末鍛造工藝相比具有成本優(yōu)勢(shì)。因此HVC有著廣泛的應(yīng)用前景,適用于制備閥門(mén)、簡(jiǎn)單齒輪、氣門(mén)導(dǎo)筒、主軸承蓋、輪轂、齒輪、法蘭、軸套與軸承套圈和凸輪凸角機(jī)構(gòu)等產(chǎn)品。
(來(lái)源：中國(guó)材料進(jìn)展）
