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玉門市恒翔油脂有限公司坐落于中國第一個(gè)石油基地――玉門,是生產(chǎn)各類真空油脂和特種潤滑脂的專業(yè)公司,集研究、開發(fā)、生產(chǎn)于一體的生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè),具有幾十年專業(yè)生產(chǎn)真空油脂和特種潤滑脂的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

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使用潤滑油進(jìn)行溫模壓制工藝

2014-06-12 10:12 來源: 作者:

  工藝存在不同程度的技術(shù)或成本方面的缺陷,難以滿足對粉末冶金零件的低成本、高性能化要求。近年來,溫壓工藝因其以較低成本大幅度提高鐵基P/M零件的密度而倍受工業(yè)界的基金項(xiàng)目:。但為了實(shí)現(xiàn)溫壓,需要裝備專用粉末加熱系統(tǒng)和模具加熱系統(tǒng)。目前最便宜的溫壓加熱系統(tǒng)的價(jià)格至少在20萬元/套以上。這一附加的設(shè)備投資在一定程度上制約了我國鐵基粉末冶金零件制造企業(yè)采用溫壓技術(shù)的積極性。而國外的Hoeganase公司已開發(fā)了僅加熱模具的模壓新工藝即溫模壓制工藝,利用這一工藝可以獲得燒結(jié)密度高于7.40g/cm3的鐵基粉末冶金材料,基本上達(dá)到了常規(guī)溫壓工藝在提高零件密度方面的壓制效果。本文擬通過對低溫(指粉末加熱溫度100)溫壓工藝的研究和對粉末壓制致密化機(jī)理的貢獻(xiàn)率的分析,以及對粉末原料的優(yōu)化設(shè)計(jì),探索采用溫模壓制技術(shù)制造高密度鐵基P/M零件的可行性。

  實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)采用的主要粉末原料包括水霧化Fe粉(粒度<147m)、Ni粉(粒度<74m)、Cu粉(粒度<74m)和石墨粉(粒度<74m)。試驗(yàn)材料的名義成份為Fe-2N-i1.5Cu-0.5C(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)。粉末中的鐵粉在通H2的電爐中于850/30min條件下進(jìn)行還原退火處理。粉末中的潤滑劑含量分別為。為了充分發(fā)揮潤滑劑的潤滑效果,采用溶液噴霧的方式將潤滑劑添加到粉末中。壓制實(shí)驗(yàn)時(shí),環(huán)境溫度約為10,壓制壓力為416833MPa.模具模腔內(nèi)徑為20mm,壓坯的高徑比在0.700.85之間。作為比較,也開展了模具不加熱的研究。實(shí)驗(yàn)過程中,按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)測定粉末的流動(dòng)性、松裝密度、脫模壓力和壓坯密度。在本實(shí)驗(yàn)中,值得關(guān)注的是,在0.1%0.3%潤滑劑含量范圍內(nèi),其含量變化對壓制效果影響不明顯,這提高了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中零件設(shè)計(jì)的靈活性,當(dāng)生產(chǎn)高徑比大的零件時(shí),可以適量提高粉末中的潤滑劑含量,以改善零件受壓方向上的密度分布,同時(shí)也起降低脫模壓力的作用;對于密度要求更高的粉末冶金零件,適當(dāng)降低粉末中的潤滑劑含量,提高壓坯的無孔密度(如對于Fe-1.5Cu-0.5C材質(zhì)體系,潤滑劑含量為0.1%的壓坯無孔密度為7.69g/cm3,而潤滑劑含量為0.3%的壓坯無孔密度降低到7.59g/cm3),在更高壓力下獲得更高的壓坯密度以上說明,通過添加所設(shè)計(jì)的潤滑劑,利用市售霧化鐵粉配制的混合粉末在常規(guī)壓制和模具加熱壓制模式下,基本上都可以達(dá)到常規(guī)溫壓工藝的密度指標(biāo)。此時(shí),常規(guī)壓制工藝適合制備密度為的鐵基粉末冶金材料;而溫模壓制適合于制備密度為的高密度鐵基粉末冶金材料。

  這主要是因?yàn)橥嘶鹛幚砀纳屏朔勰┰趬褐七^程中的塑性變形能力,有效補(bǔ)償了因潤滑劑含量增加(即壓坯無孔密度明顯降低)對生坯密度的負(fù)面影響。在模具加熱模壓工藝中,存在一個(gè)明顯的最佳潤滑劑含量點(diǎn)即0.1%,此時(shí),在壓制壓力下,壓坯密度為,其中763MPa壓力對應(yīng)的壓坯密度高達(dá)7.50g/cm3.考慮到工業(yè)生產(chǎn)中低脫模壓力的要求,比較適合的潤滑劑含量同樣可取為0.1%0.3%.隨著潤滑劑含量增加至0.7%,不同壓力下的粉末壓坯密度緩慢降低到。比較(a)和3(b)可以看出,加熱模具明顯提高了壓坯密度,676MPa壓力下,其提高值為壓力下,其提高值為壓力下,其提高值為0.090.14g/cm3.總的來說,粉末經(jīng)過退火處理后,結(jié)合新設(shè)計(jì)的性能優(yōu)異的潤滑劑,可制備更高密度的粉末冶金零部件。其中,常規(guī)壓制工藝適合制備壓坯密度為的粉末冶金零部件;而模具加熱的模壓工藝適合制備壓坯密度為7.407.50g/cm3的高密度粉末冶金零部件。脫模壓力脫模壓力指壓坯剛開始沿陰模移動(dòng)時(shí)所需的峰值力。(a)所示為潤滑劑含量對1粉末脫模壓力的影響,總的來說,溫模壓制的脫模壓力略大于常規(guī)壓制的脫模壓力,這是由于在相同壓力下模具加熱模壓工藝的壓坯密度高于常規(guī)壓制工藝,壓坯在脫模時(shí)彈性后效較大。粉末中不添加潤滑劑時(shí),2種工藝的脫模壓力分別為60MPa和63MPa;當(dāng)粉末中潤滑劑含量增加到0.1%時(shí),脫模壓力分別降低到39MPa和42MPa;而潤滑劑的含量升高到0.5%0.7%時(shí),脫模壓力更低,其大小為1623MPa.潤滑劑含量增加脫模壓力降低的現(xiàn)象可以從如下2個(gè)方面理解:其一,潤滑劑含量升高,壓坯無孔密度降低,實(shí)際壓坯密度也會(huì)降低,相應(yīng)的彈性后效??;其二,潤滑劑含量增加,更有利于在模壁上形成潤滑劑薄膜,降低粉末與模具之間的滑動(dòng)摩擦阻力。

  粉脫模壓力的影響。當(dāng)粉末中無潤滑劑時(shí),2種工藝的脫模壓力分別為54MPa和56MPa;而潤滑劑含量為0.1%時(shí),脫模壓力分別為34MPa和35MPa;潤滑劑含量增加到0.5%0.7%時(shí),脫模壓力減小到1826MPa.比較(a)和(b)可以發(fā)現(xiàn),在相同壓制條件下,經(jīng)退火處理的2粉的脫模壓力低于未退火的粉末,這是由于退火粉末塑性變形能力強(qiáng);而未退火粉末較難壓制,粉末經(jīng)壓制后儲(chǔ)存了較高的能量,使得壓坯在卸壓時(shí)發(fā)生回彈的趨勢明顯,導(dǎo)致脫模壓力增大。結(jié)論對于由退火鐵粉構(gòu)成的混合粉末,在676763MPa壓力下,常規(guī)壓制工藝適合于制備壓坯密度為7.257.35g/cm3的粉末冶金零部件;而溫模壓制工藝適合制備壓坯密度為7.407.50g/cm3的高密度粉末冶金零部件。在763MPa壓力下,以上2種壓制工藝所獲得的壓坯密度分別為7.40g/cm3和7.52g/cm3.由于所設(shè)計(jì)的潤滑劑性能優(yōu)異,其添加量僅0.1%左右,粉末顆粒在壓制過程中即顯示出優(yōu)異的顆粒重排能力,并且適當(dāng)?shù)卦黾訚櫥瑒┖浚ㄈ缭?.1%0.3%范圍內(nèi))對壓制效果的影響不顯著,從而提高了生產(chǎn)中粉末冶金零部件設(shè)計(jì)的靈活性。由于潤滑劑具有優(yōu)異的減摩性能,常規(guī)壓制工藝的脫模壓力與溫模壓制工藝相當(dāng)。

作者:佚名  來源:中國潤滑油網(wǎng)