粉末冶金 (P/M) 零件的切削加工
使用粉末冶金 (P/M) 工藝製造汽車動力系統零件的情況持續增長。 P/M 工藝製造的零件具有許多重要而獨特的優點。 故意留在這些部位的殘留多孔結構有利於自潤滑和隔音。 傳統鑄造工藝難以或不可能製造的複雜合金，可以採用 P/M 技術生產。 通過這種技術製造的零件通常只有很少或沒有加工能力，這使得它們更便宜，材料浪費更少。 不幸的是，在這些功能的吸引力背後，P/M 零件很難加工。
雖然 P/M 行業的初衷之一是消除所有加工，但這一目標尚未實現。 大多數零件只能“接近最終形狀”，仍然需要一些精加工。
但是，與鑄鍛件相比，P/M零件需要去除的少量材料是典型的耐磨材料。
多孔結構是使p/M零件具有廣泛用途的特徵之一，但多孔結構也會損害刀具壽命。 多孔結構可以儲存油和聲音，但也會導致微斷續切削。 當從孔到固體顆粒來回移動時，刀尖不斷受到衝擊，這會導致非常小的疲勞斷裂變形和沿切削刃的細刃塌陷。 更糟糕的是，這些顆粒通常非常堅硬。 即使測得的材料宏觀硬度在20-35度之間，成分的粒度也高達60度。 這些硬顆粒會導致嚴重且快速的邊緣磨損。 許多p/M零件是可熱處理的，熱處理後材料的硬度和強度更高。 最後，由於燒結和熱處理技術以及所使用的氣體，材料表面會含有堅硬耐磨的氧化物和/或碳化物。
粉末冶金零件的性能
P/M 零件的大部分性能，包括可加工性，不僅與合金的化學成分有關，而且與多孔結構的孔隙率水平有關。 許多結構件的孔隙率高達15%～20%。 用作過濾裝置的部件的孔隙率可能高達 50%。 在該系列的另一端，鍛件或臀部零件的孔隙率僅為 1% 或更少。 這些材料在汽車和飛機應用中變得尤為重要，因為它們可以實現更高的強度。
P/M合金的抗拉強度、韌性和延展性會隨著密度的增加而增加，切削加工性也可能得到改善，因為氣孔對刀尖有害。
孔隙率水平的提高可以提高零件的隔聲性能。 標準件的阻尼振盪在 P/M 件中顯著降低，這對於機床、空調吹管和氣動工具非常重要。 自潤滑齒輪也需要高孔隙率。
加工難點
雖然 P/M 行業不斷發展的目標之一是消除機械加工，而 P/M 工藝的主要吸引力之一是只需要少量的加工，許多零件仍然需要後處理以獲得更高的精度或更好的表面光潔度。 不幸的是，加工這些零件極其困難。 遇到的大多數問題都是由孔隙引起的。 氣孔會導致切削刃的微疲勞。 刀刃不斷地切入切出。 它在粒子和孔洞之間通過。 反复的小衝擊會導致切削刃上出現小裂紋。
這些疲勞裂紋不斷擴大，直到切削刃坍塌。 這種微崩刃通常很小，通常表現為正常的磨粒磨損。
氣孔還會降低 P/M 零件的熱導率，從而導致切削刃溫度升高並導致月牙窪磨損和變形。 內部連通的多孔結構為切削液從切削區排出提供了通路。 這會導致熱裂紋或變形，尤其是在鑽孔中。
內部多孔結構引起的表面積增加也會導致熱處理過程中的氧化和/或碳化。 如前所述，這些氧化物和碳化物堅硬且耐磨。
多孔結構也導致零件硬度讀數失敗，這一點極為重要。 當有意測量一個P/M零件的宏觀硬度時，它包括孔硬度的因素。 多孔結構導致結構坍塌，並給人以相對柔軟的部件的錯誤印象。 顆粒要硬得多。 如上所述，差異是巨大的。
PM零件中夾雜物的存在也是不利的。 在加工過程中，這些顆粒會從表面被拉起，在刀具前摩擦時，零件表面會形成划痕或划痕。 這些夾雜物通常很大，會在零件表面留下可見的孔洞。
碳含量的差異導致可加工性的不一致。 例如fc0208合金的碳含量在0.6%到0.9%之間。 一批含碳量為0.9%的材料比較硬，導致刀具壽命較差。 另一批含碳量為 0.6% 的材料具有出色的刀具壽命。 兩種合金都在允許範圍內。
最終加工問題與 P/M 零件上發生的切削類型有關。 由於零件接近最終形狀，因此切割深度通常非常淺。 這需要一個自由的切削刃。 切削刃上的切屑堆積通常會導致微碎屑。
加工技術
為了克服這些問題，應用了多種技術（行業獨有）。 表面多孔結構常通過滲透密封。 通常需要額外的自由切割。 最近，已使用改進的粉末生產技術，旨在提高粉末清潔度並減少熱處理過程中的氧化物和碳化物。
封閉表面多孔結構是通過金屬（通常是銅）或聚合物滲透來實現的。 據推測，滲透起到了潤滑劑的作用。 大多數實驗數據表明，真正的優勢在於封閉了表面多孔結構，從而防止了切削刃的微疲勞。 顫振的減少提高了刀具壽命和表面光潔度。 當多孔結構關閉時，滲透的最顯著使用表明工具壽命增加了 200%。
眾所周知，MNS、s、MoS2、MgSiO3 和 BN 等添加劑可延長刀具壽命。 這些添加劑通過使切屑更容易與工件分離、破壞切屑、防止切屑堆積和潤滑切削刃來提高可加工性。 增加添加劑的用量可以提高切削加工性，但會降低強度和韌性。
控制燒結和熱處理爐氣的粉末霧化技術可以生產清潔的粉末和零件，最大限度地減少夾雜物和表面氧化碳化物的出現。
工具材質
粉末冶金行業使用最廣泛的工具是那些在表面光潔度好的條件下耐磨、抗邊緣開裂、無切屑的材料。 這些特性對於任何加工操作都很有用，尤其是對於 P/M 零件。 此類別中包括的刀具材料是立方氮化硼 (CBN) 刀具、未塗層和塗層金屬陶瓷以及改進的塗層燒結硬質合金。
CBN 工具因其高硬度和耐磨性而具有吸引力。 該刀具在洛氏硬度45及以上的鋼和鑄鐵的加工中已使用多年。 但是，由於P/M合金的獨特性能以及顯微硬度和宏觀硬度的顯著差異，CBN刀具可用於洛氏硬度為25的P/M零件。關鍵參數是顆粒的硬度。 當顆粒硬度超過洛氏50度時，無論宏觀硬度值如何，都可以使用CBN刀具。 這些工具的明顯限制是它們缺乏韌性。 在斷續切削或高孔隙率的情況下，需要進行邊緣加固，包括負倒角和重珩磨。 可以使用磨光的切削刃進行簡單的輕切削。
有幾種有效的 CBN 材料。 韌性最好的材料主要由整個CBN組成。 它們具有優異的韌性，因此可用於粗加工。 它們的局限性通常與表面光潔度有關。 它主要由構成工具的單個 CBN 顆粒決定。 當顆粒從切削刃上脫落時，它們會影響工件材料的表面。 但是，細顆粒工具掉一個顆粒就沒有那麼嚴重了。
通常使用的CBN材料CBN含量高，粒徑中等。 CBN精加工刀片晶粒細小，CBN含量低。 當需要輕切削和表面光潔度或當被加工的合金特別堅硬時，它們最有效。
在許多切削應用中，刀具壽命與材料類型無關。 換句話說，任何 CBN 材料都可以達到類似的刀具壽命。 在這些情況下，材料選擇主要基於每個切削刃的最低成本。 一個圓形刀片有一個完整的CBN頂面，可以提供四個或更多的切削刃，比四個鑲嵌CBN刀片便宜。
當P/M零件的硬度低於洛氏35度，且顆粒硬度在該範圍內時，金屬陶瓷通常是選擇之一。 金屬陶瓷非常堅硬，可以有效防止切屑堆積，並且可以承受高速。 此外，由於金屬陶瓷一直用於鋼和不銹鋼的高速和精加工，因此它們通常具有適用於靠近成形零件的理想幾何凹槽。
今天的金屬陶瓷在冶金方面非常複雜，含有多達 11 種合金元素。 它們通常由 TiCN 顆粒和 Ni Mo 粘合劑燒結而成。 TiCN 提供硬度、抗切屑積聚性和化學穩定性，這對於成功使用金屬陶瓷很重要。 此外，這些工具通常具有較高的粘合劑含量，這意味著它們具有良好的韌性。 總之，它們具有有效加工P/M合金的所有特性。 有幾種金屬陶瓷是有效的，就像碳化鎢燒結硬質合金一樣，結合劑的含量越高，韌性越好。
一個已知的相對較新的發展是中溫化學氣相沉積 (mtcvd) 也為 P/M 行業提供了優勢。 Mtcvd保留了傳統化學氣相沉積（CVD）的所有耐磨性和凹坑耐磨性，但客觀上也提高了韌性。 韌性的增加主要來自裂紋的減少。 塗層在高溫下沉積，然後在爐中冷卻。 當工具達到室溫時，由於熱膨脹不一致，塗層會出現裂紋。 類似於平板玻璃上的划痕，這些裂紋會降低切割邊緣的強度。 mtcvd 較低的沉積溫度導致較低的裂紋頻率和更好的切削刃韌性。
當CVD塗層和mtcvd塗層的基材具有相同的特性和邊緣修整時，它們的韌性差異就可以體現出來。 當用於需要邊緣韌性的應用時，mtcvd塗層的性能優於CVD塗層。 通過分析，在加工具有多孔結構的粉末冶金零件時，刃口韌性很重要。 Mtcvd塗層優於CVD塗層。
物理氣相沉積 (PVD) 塗層比 mtcvd 或 CVD 塗層更薄且耐磨性較差。 但是，PVD 塗層在應用中可以承受很大的衝擊。 PVD 塗層在切削磨損時非常有效，CBN 和金屬陶瓷太脆並且需要出色的表面光潔度。
例如，C-2硬質合金的切削刃可以以0205米/分鐘的線速度和180毫米/轉的進給速度加工fc0.15。 加工 20 個零件後，切屑堆積會導致微塌陷。 使用 PVD 氮化鈦 (TIN) 塗層時，可抑制切屑堆積並延長刀具壽命。 當錫塗層用於該測試時，P/M 零件的磨料磨損特性有望更有效地使用 TiCN 塗層。 TiCN具有與錫幾乎相同的抗切屑堆積能力，但比錫更硬、更耐磨。
多孔結構很重要，它影響 fc0208 合金的可加工性。 當多孔結構和特性發生變化時，不同的刀具材料提供相應的優勢。 密度低（6.4g/cm3）時，宏觀硬度低。 在這種情況下，mtcvd 塗層硬質合金可提供最佳刀具壽命。 切削刃的微疲勞很重要，刃口的韌性很重要。 在這種情況下，韌性好的金屬陶瓷刀片可提供最長的刀具壽命。
在生產密度為 6.8g/cm3 的相同合金時，磨料磨損變得比邊緣裂紋更重要。 在這種情況下，mtcvd 塗層可提供最佳刀具壽命。 PVD塗層硬質合金用於測試兩種極硬零件，接觸切削刃時會斷裂。
當速度增加時（線速度超過每分鐘300米），金屬陶瓷甚至塗層金屬陶瓷都會產生月牙窪磨損。 塗層硬質合金更適合，尤其是塗層硬質合金的切削刃韌性較好時。 Mtcvd 塗層對於具有富鈷區域的硬質合金特別有效。
金屬陶瓷最常用於車削和鏜削。 PVD 塗層硬質合金是螺紋加工的理想選擇，因為可能會出現較低的速度和對堆積的更多關注。
轉載請保留本文出處和地址:粉末冶金 (P/M) 零件的切削加工
明和鑄造公司致力於製造和提供優質、高性能的鑄件（金屬壓鑄件範圍主要包括 薄壁壓鑄,熱室壓鑄,冷室壓鑄),圓形服務（壓鑄服務，數控加工,模具製作，表面處理）。任何定制的鋁壓鑄件、鎂或 Zamak/鋅壓鑄件和其他鑄件要求歡迎與我們聯繫。
在ISO9001和TS 16949的控制下，所有工藝都通過數百台先進的壓鑄機、五軸機等設備進行，從噴砂機到超聲波清洗機。 銘禾不僅擁有先進的設備，而且擁有專業的由經驗豐富的工程師、操作員和檢驗員組成的團隊，使客戶的設計成真。
壓鑄件的合同製造商。 能力包括從 0.15 磅起的冷室鋁壓鑄件。 至 6 磅，快速更換設置和加工。 增值服務包括拋光、振動、去毛刺、噴丸、噴漆、電鍍、塗層、裝配和工具。 使用的材料包括合金，例如 360、380、383 和 413。
鋅壓鑄設計協助/並行工程服務。 精密鋅壓鑄件的定制製造商。 可製造微型鑄件、高壓壓鑄件、多滑塊模具鑄件、常規模具鑄件、單元模具和獨立壓鑄件和型腔密封鑄件。 鑄件可製造的長度和寬度最大為 24 英寸 +/-0.0005 英寸公差。
ISO 9001: 2015 認證的壓鑄鎂製造商，能力包括高達 200 噸熱室和 3000 噸冷室的高壓鎂壓鑄、模具設計、拋光、成型、機加工、粉末和液體噴塗、具有 CMM 能力的完整 QA ，組裝，包裝和交付。
鑄造行業 零件案例研究：汽車、自行車、飛機、樂器、船隻、光學設備、傳感器、模型、電子設備、外殼、時鐘、機械、發動機、家具、珠寶、夾具、電信、照明、醫療設備、攝影設備、機器人、雕塑、音響設備、運動器材、工具、玩具等。
我們接下來可以幫助您做什麼？
∇ 前往主頁 壓鑄中國
By 明和壓鑄製造商 |分類： 有用的文章 |材料 標籤： 鋁鑄件, 鋅鑄件, 鎂鑄件, 鈦鑄件, 不銹鋼鑄件, 黃銅鑄件,青銅鑄件,鑄造視頻,公司歷史,鋁壓鑄件 |評論關閉
