粉末冶金与模具的优点铸造

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当订单量超过几十个时,工艺经济决定了一个接近净形状的制造过程,几乎没有必要的后续工作。许多工程师和买家倾向于压铸,但也有充分的理由考虑粉末金属,特别是作为新的用途、材料和设计可能性多亏了不断发展的技术和对粉末冶金(PM)的理解。

在这里,我们将比较粉末冶金和铸造——特别是压铸——并解释粉末冶金的许多优点(可能还有一两个警告)。如果你不知道粉末金属是一种选择,或者不相信PM有竞争力,你会想要特别密切关注。并不是所有的压铸应用都适合粉末冶金,但也有PM绝对可以实现的特定情况。

粉末冶金与压铸的优势:概述

在比较粉末冶金和铸造时,最重要的是看这些因素:

  • 质量
  • 材料的影响
  • 机械性能
  • 成本
  • 应用程序

粉末冶金和压铸都需要填充一个模具或模具,形成你想要的形状。然后成型的零件被释放——这个过程会影响零件和工具的设计。

这就是相似之处。

在压铸中,熔化的金属被倒入模具中,在那里冻结。在发行之后,它通常会通过几个加工工序和经常热处理

相比之下,粉末金属工艺涉及使用冷粉。(有些变种确实需要加热粉末,但不是加热到熔点。)当模具充满时,上面的工具下来压实粉末。然后模具打开,零件被弹出。

许多粉末金属零件然后经过烧结将混合物融合成完全硬化的块

粉末冶金和压铸在哪里分离

尽管这两种工艺有相似之处,但粉末冶金的许多优点和缺点与铸造的优点和缺点大不相同。

PMvsDieCasting

质量

在压铸过程中,湍流的液体充满了腔体。有时这将困住空气,导致不填充(你的材料没有完全充满模具)。氧化皮可以滴入液体中产生内部缺陷,流线与孔隙度是常见的。为了验证完整性和检测铸造后的缺陷部件,有时您需要:

  • 泄漏测试
  • x射线
  • 其他检查

粉末冶金的优点之一是一致性.在每个循环中,均匀重量的粉末沉积到模具中,并压实到相同的密度。如果粉末金属制造商遵循良好的管理规范,避免粉末污染,内部缺陷是不太可能的。

第二个优势是微观结构控制.在压铸中,这是由冷却速度决定的,这取决于表面积和体积等因素。粉末冶金提供了更大的控制孔隙度和一致性,加上形成更精细的微观结构的能力。为什么这对设计师很重要?这使得它特别擅长生产坚硬的部件——想想高速钢工具。

材料的影响

压铸是最常用的有色金属材料如:

这主要是因为这些金属熔点低。

粉末冶金可以使更大的灵活性在材料使用和合金选择。特别是,当有"标准"粉末金属材料,混合粉末也是可行的。这可以创造特定的性能,如电机组件的高磁性和高熔点金属粉末。

粉末金属通常由以下一种或多种材料组成:

  • 不锈钢


机械性能

与其他一些工艺相比,压铸具有良好的成型能力。不过,你可以利用与粉末冶金几乎相同的设计可能性,但具有更好的机械性能.看看你的电磁设计,问问你自己:你在压铸中获得的最小成型优势是否值得你在上面和下面看到的其他质量上的妥协?

用于压铸的材料不具有磁性。除非它们被放置在另一种金属制成的部件中,否则就没有磁场适用性。然而,粉末金属有各种各样的磁性材料。

压铸件的另一个问题是它们很脆弱,很容易破碎。压铸部件的主要材料——锌和铝——是相对较软的金属,这也没有什么帮助。粉末金属部件,通常由某种形式的钢,经得起更多的滥用。

使用更高强度的材料可以让您在更少的材料中实现相同的形状,这可以节省电机设计中的空间和重量。

成本

组件设计是成本的主要驱动因素,尽管设计可以量身定制以适应首选的成形工艺。然而,压铸和粉末冶金之间存在显著的成本影响的差异。

  • 材料使用/收益。粉末冶金的废品率较低,在使用铜和不锈钢等价值较高的材料时,这是一个巨大的好处
  • 二次加工。压铸件几乎总是需要修整删除闪光,再加上一些加工操作和可能的热处理。大多数粉末金属零件几乎不需要二次加工。
  • 能源消耗。熔化金属是能源密集型的,对于熔点较高的材料更是如此。虽然烧结也是能源密集型的,但烧结的总消耗比铸造的要少。


应用程序

我们很多人都是玩火柴盒车长大的。这是一个完美的压铸例子.汽车的金属外壳是一个复杂的形状,非常适合这个过程。(可悲的是,火柴盒车现在是塑料的。)

多年来,压铸的其他更重要的用途包括:

  • 汽车标志
  • 火车轮子是压铸的
  • 二冲程发动机中的连杆

现在,我们玩粉末金属保时捷还有奔驰车——真的车。

我们讨论了粉末金属的用途令人作呕,但这里有一个快速提醒行业和可以从粉末金属中受益的应用

  • 电动马达
  • 汽车
  • 草坪和花园
  • 电动工具
  • 航空航天
  • 石油天然气


考虑两个过程

粉末冶金和压铸都是近净成形工艺。(虽然我们认为粉末冶金可以创造一个真实的网形部分.)

然而,在许多情况下,粉末冶金比铸造有明显的优势。粉末冶金工艺的优点在与高价值、高熔点材料。最后,请记住,这种金属加工工艺在材料使用方面提供了更大的灵活性扩展您的设计可能性用于汽车零部件和其他一些应用。

要了解更多关于可能性(和缺点)粉末冶金提供与锻造,压铸,和其他工艺,检查免费电子书和相关资源如下:

粉末冶金与竞争方法


(编者注:本文最初发布于2018年11月,最近进行了更新。)

主题:粉末冶金材料应用程序成本属性烧结


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