粉末金属材料初学者

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粉末金属材料入门

粉末金属材料由工程师自由设计典型金属链成型技术。虽然大多数金属成形技术最适合圆形圆柱形状,但粉末金属可以为设计师提供广泛的形状选择,而不会因多次加工操作而产生高成本的风险。

虽然这种好处可能很容易理解,但许多设计师也认识到粉末金属的有限材料性能。今天,粉末金属材料不是为了适应材料性能或有限的空间而妥协设计是否可以制定和操作以满足应用程序的需要

关键是要了解每种可能的金属添加剂如何影响性能和行为。

粉末金属材料101

据估计,粉末金属制造的所有零件中有60%-70%是由铝合金制成的iron-carbon-copper(ICC)混合。在烧结过程中,铁和碳结合形成铁素体,基本上是钢的一种形式。

铜的作用有两个方面。它融化以填充孔隙(尽管同时也留下一些空隙),并使铁氧体变硬。

添加其他合金元素可以增加强度或延展性,提高耐磨性,并改变金属在精加工过程中的行为。这些添加剂改变零件的

  • 切削加工性能
  • 成形性
  • 可焊性


特别有趣的是,在许多情况下,非常少量的合金材料可以带来成品部件性能的实质性变化。这很重要,因为虽然其中一些金属很贵,但你花的钱远比你想象的要少。

除“传统”ICC外,其他常见铁粉金属材料包括:

  • 不锈钢——耐腐蚀;在高温下坚固耐用
  • 低合金材料—更高的强度,用于需要热处理的更高要求的操作
  • Sinter-hardening材料—可在同一操作中烧结和硬化,无需二次热处理,提高尺寸精度
  • 烧结软磁材料—用于直流应用(速度传感器,螺线管等)
  • 软磁复合材料—用于交流应用(电机,高频变压器等)


设计的好处

超越标准ICC的思考粉末金属材料有许多好处。

增加强度可以让设计工程师减少零件尺寸或减小装配尺寸,从而节省重量和空间。更高的硬度意味着更少的磨损和更长的零件寿命。它甚至可能减少对特殊涂层或润滑的需求。更好的切削性能可以开辟更多的精加工选项。可焊性的提高可能会消除对紧固件的需求。


成本的影响

如果你不打算用铁-铜-碳,那现在怎么办?

当他们的制造商建议使用比ICC更奇特的粉末金属材料时,设计师和买家通常会感到怀疑。自然,他们会担心更高的成本,但有两种方式来看待这个问题。

首先,当添加一种更昂贵的材料时,在性能和设计紧凑性方面的收益可能减少物料总量需要的。这可能对那些试图减轻汽车重量的人很重要,或任何与此相关的应用。此外,改善下游的“可制造性”可以降低二次作业的成本。不要忽视,所需要的添加剂的数量通常非常非常少。

其次,完全放弃ICC,转而采用上述五类材料,可以从根本上改变零件的设计方式。结果可能是同等甚至更低成本的优质产品


没有更多的权衡

粉末金属材料不仅仅是铁碳铜。事实上,混合粉末可以提供一组非常特定的属性。

使用粉末金属的设计工程师可以利用这一点。与其接受“标准”材料所要求的妥协——比如在处理铸件、锻件或坯料时——不如选择一种符合您需求的材料!

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主题:材料成本设计


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