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20世紀(jì)末研制成功的粉末鍛造工藝是一種先進(jìn)的金屬塑性成形高新技術(shù)，它具有高質(zhì)量、高精度、高效率、低消耗及低成本等優(yōu)點(diǎn)，符合21世紀(jì)低碳、節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)要求，滿足現(xiàn)代轎車制造迅速發(fā)展的需要。

上世紀(jì)末，國(guó)外研制成功的新型金屬塑性成形工藝——粉末鍛造，先后鍛成汽車差速器行星齒輪和連桿鍛件，并建成世界上第一條粉末鍛造生產(chǎn)線。它是常規(guī)粉末冶金工藝和精密鍛造有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一種頗具巿場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的無(wú)切削金屬加工方法。以金屬粉末為原料，經(jīng)過(guò)預(yù)成形壓制，在保護(hù)氣氛中加熱燒結(jié)及作為鍛造毛坯，然后在壓力機(jī)上一次鍛造成形和實(shí)現(xiàn)無(wú)飛邊精密模鍛，獲得了與普通模鍛件相同密度，形狀復(fù)雜的精密鍛件。

它既有粉末冶金成形性能較好的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮鍛造變形有效改變金屬材料組織和性能作用的特點(diǎn)，使粉末冶金和鍛造工藝在生產(chǎn)上取得了新的突破，是邊緣專業(yè)的學(xué)科，特別適宜大批量生產(chǎn)高強(qiáng)度、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件，因此在各工業(yè)領(lǐng)域中有較大的推廣意義。

粉末鍛造工藝流程

粉末鍛造工藝流程圖

一般的粉末鍛造工藝流程如附圖所示，即對(duì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)配方和混合的粉末用于制造普通燒結(jié)件相同的方法使其成形，制成低密度的預(yù)成形件，并以此作為鍛造毛坯，在燒結(jié)后進(jìn)行熱態(tài)鍛造。當(dāng)預(yù)成形體中含有潤(rùn)滑劑時(shí)，在燒結(jié)之前應(yīng)增加潤(rùn)滑劑脫除工序。燒結(jié)后如果冷卻了，必須在鍛造前再加熱。在鍛造后的熱處理之前，常常需要某種程度的機(jī)械加工。整個(gè)工藝過(guò)程中除短時(shí)間的鍛造外，全部加熱都在防氧化的保護(hù)氣氛內(nèi)進(jìn)行。

粉末鍛造工藝的要求

生產(chǎn)實(shí)踐表明，要滿足技術(shù)上要求的粉末鍛件，與下列主要工序密切有關(guān)：

配料及混料

根據(jù)不同產(chǎn)品對(duì)粉末的材質(zhì)和性能要求，選擇合適的低合金鋼粉，經(jīng)配料計(jì)算和準(zhǔn)確稱取，置于混料機(jī)內(nèi)混和至分布均勻。

壓預(yù)成形坯

在壓制機(jī)上將粉料壓成預(yù)成形坯。對(duì)預(yù)成形坯的設(shè)計(jì)應(yīng)合理，對(duì)其密度、質(zhì)量、質(zhì)量變化和尺寸要嚴(yán)格控制，以避免超負(fù)荷而損壞模具。

燒結(jié)

在通有還原性保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐中進(jìn)行，其溫度為1100~1130℃，至完全合金化。然后將燒結(jié)體移入無(wú)氧化性氣氛的保溫爐中進(jìn)行保溫。

閉式模鍛

目前燒結(jié)體的鍛造工藝有兩種：一是利用燒結(jié)體余熱保溫至鍛造溫度時(shí)立即進(jìn)行鍛造，以節(jié)約能源。二是在燒結(jié)體冷卻至室溫后，又重新加熱，再進(jìn)行鍛造，此法的能源消耗相對(duì)增大。燒結(jié)體經(jīng)致密化閉式模鍛時(shí)，可將80%理論密度的燒結(jié)體鍛造直至接近100%理論密度。必須指出，在鍛造變形中，預(yù)成形坯的形狀設(shè)計(jì)要合理，以減少金屬的橫向流動(dòng)及減輕對(duì)鍛模的磨損。

粉末鍛件的應(yīng)用實(shí)例

國(guó)外轎車中用粉末鍛造方法制造的重要零件，見表1。

表1 轎車中的粉末鍛件

粉末鍛造工藝的優(yōu)點(diǎn)

從長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐看，用粉末鍛造工藝代替普通模鍛，有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

成形性能高

由于粉體顆粒較細(xì)，倒入模具型腔時(shí)，象流體一樣充填型腔各處，成形性能極高，所以各種形狀復(fù)雜的鍛件都能順利成形。毛坯對(duì)零件的材料利用率已達(dá)100%，即不留任何的金屬加工余量以及敷料。