增强形状的烧结连接和钎焊使

发布的法国葡头牙欧洲杯亚盘- 2020年11月19日

粉末冶金(PM)是一个高度独特和微妙的过程,甚至到零件的连接。虽然焊接是许多制造工艺的明显选择,但在PM中,可能有两种选择更适合您的应用。

黑键烧结钎焊这是粉末冶金制造商用于连接部件的两种方法。

然而,连接部件的行为并不是一成不变的;决定焊接和钎焊成功与否的因素有很多。其中一个需要考虑的因素是热膨胀系数(COTE)。

继续阅读更多关于烧结结合和烧结钎焊是如何受到COTE的影响,以及粉末冶金制造商可以做什么来改善过程。

粉末冶金烧结结合与钎焊|的设计考虑

当传统烧结结合两个PM低碳钢组件,内外构件具有相同的热膨胀系数(COTE)。想象一下你车上的一个冷冻坚果;一种卸下螺母的方法是加热它,这样它就会膨胀,更容易脱线。

通过界面的烧结将取决于初始间隙和内部和外部材料的相对生长和收缩。

但是,当使用两种不同的材料作为内部和外部(如不锈钢和铁磷钢[FY-4500]甚至低碳钢)的烧结结合会受到以下因素的影响:

  • 最初的差距
  • 两种材料的相对COTE
  • 各材料在装配中的相对位置

当确定粉末金属材料在烧结结合和钎焊过程中的COTE时,有三个主要的并发症:

  • 密度
  • 温度
  • 尺寸变化

分解:

PM材料密度

密度很容易解释——PM材料有一个依赖于组件密度的COTE。

根据ASM金属手册,COTE作为密度的函数如下所示:

表1:PM材料的COTE随密度的变化

象牙海岸和密度

你可以建立一个线性方程的COTE如下:

COTE (PM部件的)=相对密度x (11.5 x 10-6)

COTE的单位是英寸/英寸°F,这意味着温度每增加1°F,该部件将根据长度x COTE x温度变化来增长。它的意义在于PM部件会随着温度的升高而生长,这对设计师来说是至关重要的。然而,更关键的可能是如何设计两个部件的组装,以确保它们之间有最佳的粘结完整性。

温度

锻钢的COTE不能表示为一个单一的值;相反,钢的COTE依赖于温度。

从室温到212°F, COTE可能是12 x 10-6英寸/英寸°F。然而,在1652°F, COTE可能高达24 x 10-6英寸/英寸°F。

其原理是铁素体-奥氏体相变,这可能导致COTE的大幅跃升。假定奥氏体不锈钢的COTE随温度升高而不变。

尺寸变化

影响COTE的最后一个因素是金属粉末的尺寸变化。粉末金属件在烧结过程中的尺寸变化有两种表现方式。

传统的方法是根据模具尺寸进行尺寸变换,其中还包括生坯到烧结尺寸的变化。这对于传统的零件生产来说是最方便的。

然而,当烧结结合两种不同的材料时,就需要考虑生坯烧结部分尺寸或预烧结部分尺寸。这样做的理由是什么?被烧结结合的两部分要么处于初烧结状态,要么处于预烧结状态,这是确定两部分初始间隙的关键尺寸。

配置材料为最佳烧结结合

虽然这似乎不是一个大问题,但材料的放置决定了烧结结合的成功。在Horizon Technology进行的一些试验中,我们欧洲杯手机投注法国葡头牙欧洲杯亚盘在以下配置下测试了不锈钢和FY-4500的烧结结合:

  • 外面是不锈钢,里面是FY-4500
  • 外面是FY-4500,里面是不锈钢的

在第一种结构中,在烧结之前,两种材料之间的间隙被确定为0.002 "。同时考虑温度和尺寸的变化,我们发现在932°F和1670°F之间,间隙显著减小。然而,在1670°F和1832°F之间,间隙实际上增大了,妨碍了充分的烧结结合。

翻转不锈钢和FY-4500的位置会影响相对间隙无论是在温度没有尺寸变化的影响下还是在尺寸变化的影响下。这证明了将FY-4500放在外面,不锈钢放在里面可以增加成功烧结结合的可能性。

但我们还没有脱离危险。

烧结结合挑战的解决方案

所有这些数据显示的是,无论组件配置(不锈钢外部或内部),烧结温度的差距太大,烧结结合无法发生。

出现这种巨大的差距是因为不锈钢和FY-4500都在烧结温度下收缩。双重收缩只会使间隙增大,使烧结结合困难。你可以通过完全烧结不锈钢部分来克服这一点,然后烧结结合,但有额外的成本与此相关。

当它变得明显,烧结结合不会创造一个充分可靠的结合之间的部分,我们如何做到这一点?

进入烧结钎焊

不同于烧结连接,在部件之间不需要任何东西,烧结钎焊需要引入第三种元素,即钎焊材料。

烧结钎焊可能是解决烧结连接问题的好方法,需要额外的费用。在生产过程中增加更多的材料和劳动力将意味着价格的上涨。

装配要钎焊的部件需要更多熟练的工人,以确保配置稳定,不会影响成品粘结的完整性。

对许多人来说,直接的选择是烧结钎焊,因为它是:

  • 一个可靠的方法
  • 材料相对独立
  • 深受终端用户的好评

然而,还有其他方法可以让你的部分完美结合。烧结键合就是一个很好的例子,只要配置提供正确的COTE组合和尺寸变化,就能形成良好的键合。

优化您的解决方案:PM部件烧结焊或烧结钎焊

烧结结合可以是一个密集的过程,所以知道什么是什么将使或破坏你的组装。烧结钎焊也需要熟练的手和合适的温度。与一个在烧结结合和钎焊方面都很熟练的PM供应商将提高您的PM部分的性能。

要了解更多关于先进粉末金属技术的“安全”和“简单”之外的可能,请查看我们的能力指南!

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主题:粉末冶金,材料,属性,流程,烧结


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