1、第14章 粉末冶金加工设备1.粉末治金与粉末治金基本工序简介粉末治金与粉末治金基本工序简介2.*粉末治金加工过程粉末治金加工过程3.*粉末冶金设备粉末冶金设备粉末冶金是以金属粉末为主原料，经过混合、成形和烧结，制造材料或制品的技术。相似陶瓷生产工艺又叫金属陶瓷法。是一种“节能、省材和高效生产”的新技术。基本工序基本工序 粉末冶金最突出的优点：能够制造独特性能的材料和制品，使用其他传统工艺（如熔铸）无法制造或难于制造 如多孔、发汗、减震、隔音等材料和制品，钨、钼、钛等难熔金属材料和制品，金属塑料、双金属等复合材料及制品。能够一次性直接制造出合乎或者接近成品形状和尺寸要求的制品，从而减少或取消机械
2、加工，其材料利用率可以高达95%以上。14.1粉末治金加工过程粉末治金加工过程 14.1.1成形前原料准备成形前原料准备一般包括粉末退火、混合、筛分、制粒等过程 (1)退火退火 作用、适用与方法作用、适用与方法（思考题？.）（2）混合混合 将两种或两种以上的不同成分的粉末混合均匀的过程，混合有两种基本方法：机械法（广泛应用）和化学法。（3）筛分筛分（4）制粒制粒 将粉末制成大颗粒或团粒的工序，目的改善其流动性。先进工艺是喷雾干燥制粒（5）加润滑剂，成形剂）加润滑剂，成形剂图143 螺旋混合器示意图图喷雾干燥制粒装置示意图1-搅拌槽;2-雾化塔;3-喷嘴;4-鼓风机;5-旋风收集器;6-洗涤冷凝
3、器;7-冷凝器;8-加热器;9-水槽;10-贮槽;11-料桶;12-泵14.1.2模具模具粉末冶金具有少、无切削的工艺特点，模具对实现工艺极其重要。模具有三项基本要求：保证坯件达到所需的几何形状、精度和表面光洁度、坯件密度及其分布。模具的基本零件主要有：阴模、模冲、芯杆（也称芯棒）硬质合金拼合阴模镶嵌块示意图14.2粉末冶金设备粉末冶金设备-研磨设备研磨设备 常用的研磨设备常用的研磨设备滚筒球磨机、振动球磨机、滚筒球磨机、振动球磨机、搅拌球磨机、锤磨机及棒磨机等。搅拌球磨机、锤磨机及棒磨机等。（1）高能球磨机）高能球磨机用途：将金属粉末颗粒碾压成片状颗粒，机械合金用途：将金属粉末颗粒碾压成片状
4、颗粒，机械合金化，弥散强化，制造复合粉末，控制粉末的流动化，弥散强化，制造复合粉末，控制粉末的流动性，控制粉末的松装密度，碳化钨粉混合性，控制粉末的松装密度，碳化钨粉混合,碳化钨碳化钨-钴合金粉混合，粉末混合，不互溶合金元素的合钴合金粉混合，粉末混合，不互溶合金元素的合金化，控制粒度，制取超细粉末。金化，控制粒度，制取超细粉末。（2）*搅拌球磨机搅拌球磨机 由于搅拌作用比滚筒球磨机或振动球磨机表面接由于搅拌作用比滚筒球磨机或振动球磨机表面接触大，研磨效率很高。触大，研磨效率很高。研磨，涡流，冲击，研磨，涡流，冲击，碰撞，研磨碰撞，研磨 搅拌器是一个带水平臂的立式旋转轴。图搅拌器是一个带水平臂的
5、立式旋转轴。图148是搅动球磨机结构示意图。是搅动球磨机结构示意图。（3）锤磨机和棒磨机）锤磨机和棒磨机 用于研磨大量的粉末烧用于研磨大量的粉末烧结结块。搅动球磨机结构示意图1圆筒；2冷却套；3冷却剂入口；4冷却剂出口；5轴；6、7、8水平搅拌转子；9研磨体14.2.2合批与混合设备合批与混合设备广泛使用混料机有双圆锥形与V型混料机（1）V型混料机主要由三部分组成：V型容器、排出部和搅拌棒（2）双圆锥形混料机混合时，粉末料在容器内进行规则的重叠进行，最终获得的混合均匀性良好。V型混料机示意图双圆锥形混料机示意图 b.凸轮驱动式粉末成形压机示意图14.2.3成形设备成形设备 成形方法多种，广泛采
6、用钢模压制成形的粉末成形压机（把松散的粉末变为更密实的压坯）。压机3种基本类型：机械式、液压式、混合式压机 对每一种粉末成形压机的要求：a.在压制方向上有足够的总压力和压坯脱模压力；b.压制和脱模的行程与速度可以控制；c.可调的模具充填装置；d.压机行程的控制；e.供料和压坯移送系统。（1）机械式压机凸轮驱动式压机偏心或曲轴驱动式压机（2）液压式压机 标准的工业生产用压机的压制能力44511100kN（44.5-1100吨）（1）等静压设备 冷等静压机 热等静压设备 通常由 a.承压筒体 b.承力框架 c.加热炉,隔热屏、测温装置,供气系统、冷却系统、供电及控制系统、辅助操作系统等组成。图14
7、13 冷等静压机系统示意图 1.放气阀；2.高压容器；3.高压液体；4.弹性模具；5.粉末；6.高压油管；7.释放阀；8.回油容器；9、12.单向阀；10.高压表；11.容器；13.油箱；14.马达；15.皮带轮；16.机座 a.螺塞式高压容器结构示意图 b.框架式高压容器结构示意图板结构和预应力钢丝缠绕式结构图*14.2.4烧结设备烧结设备 烧结是关键工序，是在低于主要组分熔点烧结是关键工序，是在低于主要组分熔点的温度下进行加热，使相邻颗粒互间形成的温度下进行加热，使相邻颗粒互间形成冶金结合。一般金属（除高温不氧化的金冶金结合。一般金属（除高温不氧化的金属铂外）的属铂外）的烧结都是在真空或保
8、护气氛烧结都是在真空或保护气氛中中进行的。进行的。在保护气氛中进行烧结过程划分为三个阶在保护气氛中进行烧结过程划分为三个阶段：段：预热与脱蜡阶段、烧结阶段、冷却阶预热与脱蜡阶段、烧结阶段、冷却阶段。段。烧结炉一般也是由这三部分组成（但烧结炉一般也是由这三部分组成（但间歇炉一般都没有冷却部分）。间歇炉一般都没有冷却部分）。（1）钟罩型加压烧结炉钟罩型加压烧结炉用于生产用于生产烧结周期长的粉末冶金摩擦材料烧结周期长的粉末冶金摩擦材料，诸如离合器或制动器的摩擦零件。诸如离合器或制动器的摩擦零件。（2）高温用钟罩炉高温用钟罩炉通常用于通常用于“垂熔垂熔”（钨、钼等（钨、钼等高熔点材料高熔点材料粉末压坯
9、的直接通电烧结称为垂熔）烧粉末压坯的直接通电烧结称为垂熔）烧结的设备结的设备（3）网带传送式炉网带传送式炉直通型网带传送式烧结炉是一种直通型网带传送式烧结炉是一种铁基粉末铁基粉末冶金冶金零件生产中最常用的烧结炉零件生产中最常用的烧结炉 a.钟罩型加压烧结炉图 b.高温钟罚炉示意图 直通型网带传送式烧结炉纵剖面图（4）简易推杆炉简易推杆炉带连续推舟装置卧式烧结钼丝炉就是一带连续推舟装置卧式烧结钼丝炉就是一种简易推杆炉（按其温度可以分为三个种简易推杆炉（按其温度可以分为三个区域：自然预热区、加热区和冷却区）区域：自然预热区、加热区和冷却区）（5）电阻加热真空烧结炉电阻加热真空烧结炉（6）感应加热真
10、空烧结炉）感应加热真空烧结炉（7）连续式真空烧结炉）连续式真空烧结炉 烧结铁基粉末冶金制品和磁性材料用的烧结铁基粉末冶金制品和磁性材料用的连续式真空烧结炉。连续式真空烧结炉。（8）电阻加热真空烧结炉）电阻加热真空烧结炉图1421 卧式连续烧结钼丝炉 1却水进口；2氢气进口；3冷却水出孔；4钼丝；5炉壳；6辐射高温计；7热电偶；8镍铬电阻带；9氢气出口；10点火装置；11推舟装置；12马达；13减速器；14炉架图1422连续式真空烧结炉（烧结铁基粉末冶金制品和磁性材料）14.2.5保护气体发生装置保护气体发生装置使用最广泛的保护气体：放热型煤气、吸热型煤气、分解氨气体、氢、真空及氮基气体。保护气体发生装置：（1）放热型煤气发生装置（2）吸热型煤气发生装置（3）分解氨气全发生装置图1423 放热型煤气发生器示意图图1424 吸热型煤气发生器示意图图1425 分解氨气体发生装置示意图1.阀 2.安全释放阀 3.压力表 4.油过滤器 5.电磁阀 6.减压阀 7.浮子流量计 8.热交换器 9.U型分解器 10.加热元件 11.水冷套 12.四通切换阀 13.分子筛干燥器
