摘 要：粉末鍛造技術(shù)是將之前的冶金技術(shù)和模塊鍛造技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展開來的新興鍛造工藝。具有低成本，高質(zhì)量，高產(chǎn)能，資源節(jié)約等優(yōu)點。因此，本文試圖在分析粉末鍛造工藝形成的流程基礎(chǔ)上，闡述該項技術(shù)在我國工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而展望粉末鍛造技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)景。

關(guān)鍵詞：粉末鍛造；工藝流程；發(fā)展遠(yuǎn)景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.015

0 引言

粉末鍛造技術(shù)起源于上世紀(jì)60年代的美國，剛開始因為技術(shù)的不成熟和產(chǎn)品的需求不足，該項工藝并沒有得到充分發(fā)展。不過隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對粉末鍛造零件的需求量大增，現(xiàn)在已經(jīng)成為相對成熟的金屬加工工藝，并大規(guī)模的應(yīng)用于除汽車外的其他制造業(yè)領(lǐng)域。我國于70年代開始在粉末鍛造原材料、塑造原理、工藝設(shè)備和產(chǎn)品制造等方面開展了相關(guān)的討論和研究，并取得初步的成果。但在技術(shù)的成熟和應(yīng)用方面我國還與美國、西歐、日本等國家和地區(qū)存在著一定的差距。

1 粉末鍛造工藝的流程

粉末鍛造工藝流程首先是根據(jù)不同產(chǎn)品的要求調(diào)配粉末并壓制為預(yù)成形坯，然后燒結(jié)和加熱鍛造，最后進(jìn)行后續(xù)處理。

1.1 粉末原料的選取

粉末鍛造選取的原材料一般是鐵粉或者合金鋼粉。但在粉末鍛造中應(yīng)用鐵粉原料要嚴(yán)格控制 Mn、Si等微量元素的含量。因其這種鐵粉可硬性程度不高，所以可以添加其他合金化元素來改善其性能。合金鋼粉主要應(yīng)用的是霧化粉，雖然合金鋼粉也會加Mn、Cr 等元素，不過在粉末鍛造過程中特別容易氧化。而 Ni、Mo出現(xiàn)氧化的幾率就要小得多，現(xiàn)在研制的Fe- Ni- Mo系列預(yù)合金粉，不僅讓沖擊韌性下降又明顯改善基體，故在粉末鍛件中多使用該系列的預(yù)合金粉。此外，如果有其他非金屬的參雜會對粉末鍛造材料的影響很大。根據(jù)相關(guān)研究表示： 粉末鍛件的疲勞壽命主要取決于夾雜之間的自由路程，所以應(yīng)采用純凈度高的鋼粉，霧化粉因為非金屬夾雜少、合金元素含量易于控制，受到廣泛應(yīng)用[1]。

1.2 壓制預(yù)成形坯

在壓制預(yù)成形坯之前，一個重要的步驟就是對預(yù)成形坯的設(shè)計，這是關(guān)系到粉末鍛造能否成功。在設(shè)計中應(yīng)考慮到材料金屬的流動和作用力的分布。一般來說粉末鍛造的預(yù)成形坯對形狀精度或尺寸大小相較于普通粉末鍛造的要求沒那么嚴(yán)格。因為后邊的鍛造程序是保障最后零件的樣式尺寸。但在壓制預(yù)成型坯中，對其重量要求還是很嚴(yán)格的。預(yù)成形坯在滿足鍛造塑性的前提下，一般選取的密度較小即相對密度在75%～80%即可。這樣在鍛造時不容易發(fā)生張裂，可以保證可塑性強、容易壓制，方便搬移等優(yōu)點。

1.3 燒結(jié)

預(yù)成形坯的燒結(jié)和普通粉末冶金燒結(jié)相差無幾，都必須在保護氣氛（氮氣、煤氣、氫氣等）中進(jìn)行，燒結(jié)時還要加熱的均勻，溫度的掌握要視加熱的材料而定，這樣才能提升燒結(jié)的質(zhì)量。等燒結(jié)為合金化時，將燒結(jié)的成品轉(zhuǎn)移到?jīng)]有氧化成分的保溫爐中保溫。 普通粉末冶金雖然也可以保證預(yù)成形坯的質(zhì)量和產(chǎn)量，但因為鍛造的速度較快，所以在組織加工上并不能滿足與鍛造的無縫連接?，F(xiàn)在多采用的是加熱、冷卻、再加熱的方式。我國在高溫加熱爐和燒結(jié)爐方面還與發(fā)達(dá)國家表現(xiàn)出了不小的差距。

1.4 鍛造

燒結(jié)之后就要開始鍛造，這將決定產(chǎn)品的模樣尺寸等，所以粉末鍛造技術(shù)的一個關(guān)鍵程序。在鍛造過程中應(yīng)該注意以下幾點：第一，要進(jìn)行鍛模預(yù)熱，這樣可以減小預(yù)成形坯與鍛模的溫差，更容易滿足塑性的要求。第二，預(yù)成形坯經(jīng)過加熱后應(yīng)該立即放入鍛模進(jìn)行加工成型。時間要控制在5秒內(nèi)。第三，在鍛造過程中不僅要注意潤滑問題還應(yīng)注意鍛模的溫度，如果超過300℃需要冷卻處理。第四，粉末鍛件出來后，應(yīng)進(jìn)行防氧化處理，可在保護氣氛中冷卻，或者用水冷，油冷等方式。

1.5 后續(xù)處理

鍛件出來之后，有的需要進(jìn)行后續(xù)處理，包括機械加工等，其處理方式跟普通鋼材鍛件沒什么兩樣。但因為粉末鍛件的精密度較高，所以有時最后一步會在制造中省去。

2 應(yīng)用與展望

近些年來，隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，給粉末鍛造技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的市場，，在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，使用粉末鍛造技術(shù)鍛造出來的零件持續(xù)攀升。據(jù)韓鳳麟教授的研究，粉末鍛造技術(shù)在汽車工業(yè)應(yīng)用零件有：發(fā)動機中的連桿，自動變速器中的轉(zhuǎn)換器離合器的內(nèi)、外環(huán)，超越離合器的外環(huán)，鎖定轉(zhuǎn)換器的載、內(nèi)環(huán)及單向內(nèi)凸輪；載重車自動變速器中的內(nèi)齒環(huán)，單向離合器的 內(nèi)、外環(huán)；卡車齒輪箱的同步環(huán)；輕型車四輪驅(qū)動分動箱的齒環(huán)毛坯等[2]。除了汽車領(lǐng)域，農(nóng)用機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也把粉末鍛造技術(shù)的實施和應(yīng)用推向了一個新的臺階。所以現(xiàn)在是該項技術(shù)發(fā)展的良好時機。

隨著粉末鍛造技術(shù)的越發(fā)成熟，粉末原料價格的大幅度下降，它已經(jīng)成為一種新型的鍛造技術(shù)。在工業(yè)領(lǐng)域的用途越來越廣泛，尤其在零部件的制造方面，“其發(fā)展已經(jīng)趨向于在零件的最初設(shè)計狀態(tài)就越來越多地選用粉末鍛造工藝?！盵3]總體來講，我國在該項領(lǐng)域的研究和拓展也取得了良好的效果。目前，粉末鍛造技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是要拓展新型金屬粉末原料，研發(fā)性能強，精度高的粉末鍛件，并且逐步趕上發(fā)達(dá)國家的鍛造生產(chǎn)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁華.粉末鍛造的現(xiàn)狀[J].粉末冶金技術(shù)，1992，10（02）：142-145.

[2]韓鳳麟.汽車份末冶金結(jié)構(gòu)零件[J].粉末冶金技術(shù)，1990，8（02） ：99-113.

[3]Juergen H Badendieck， Michael Marra. P/M Forging： An Advancing Process[J].International Journal of Powder Metallurgy，1992（03）：257-258.