銅粉末冶金技術實現高效成型,主要通過以下幾種方式:
優化成型工藝:
壓制工藝:壓制壓力、保壓時間和壓制方式等參數直接影響材料的致密度和孔隙率。優化壓制工藝可以獲得高致密度、低孔隙率的坯體,為后續燒結奠定基礎。
等靜壓成型:等靜壓成型可以克服傳統模壓成型中壓力分布不均的問題,獲得各向同性的坯體,提高材料的尺寸精度和結構穩定性。
注射成型:注射成型可以制備形狀復雜、尺寸精密的零件,并通過優化喂料配方和成型工藝,獲得高致密度、低缺陷的坯體。
完善燒結過程:
燒結溫度和時間:燒結溫度和時間是影響材料致密度和性能的關鍵因素。過低的溫度或時間會導致燒結不充分,材料致密度低;過高的溫度或時間會導致晶粒粗化,降低材料性能。需要根據材料成分和性能要求,優化燒結溫度和時間。
燒結氣氛:燒結氣氛影響材料的氧化還原反應和致密化過程。還原性氣氛可以防止銅粉氧化,促進燒結致密化;惰性氣氛可以避免材料與氣氛發生反應,保持材料成分穩定。
燒結方式:選擇合適的燒結方式可以提高材料的致密度和性能穩定性。例如,無壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結等不同燒結方式對材料的致密度和性能有不同的影響。
后處理工藝:
加壓處理:在真空燒結后采用加壓處理,保壓30 - 60分鐘后再冷卻,可以進一步提高產品的致密度和尺寸精度。
機械加工:對燒結后的制件進行加工、整形,可以進一步提高尺寸精度。

優化混料方法:
混料均勻性:混料的均勻性直接影響產品的精度和性能。采用合適的混料方法,如先將石墨、銅粉及切削劑初混,再加入潤滑劑及粘接劑混合,可以提高粉料的工藝性能,減少燒結過程中的變形。
控制粒度分布:銅粉的粒度直接影響成形效果和后續加工的成本。合理控制粒度分布可以減少過多的精細粉末浪費,同時保持材料性能的穩定。
設備改進與自動化:
高精度設備:采用高精度的壓制設備和燒結爐,能夠更精確地控制壓力、溫度和時間等參數,從而提高產品的精度。
自動化技術:引入自動化生產線,可以減少人為因素對產品質量的影響,提高生產效率和產品一致性。
此外,銅粉末冶金技術還包括以下幾種成型工藝:
常規壓制 - 燒結:
這是經典、成熟、自動化程度高的粉末冶金批量生產路線。干燥粉末(往往含潤滑劑、石蠟或鋅硬脂酸鹽)在剛性鋼模中單軸壓制成綠坯,再在受控氣氛爐(氮氫混合、裂解氨、惰性或真空)中于固相線以下溫度燒結,顆粒通過擴散、孔隙收縮形成冶金連接。
工藝優點:中高產量成本低,節拍可達數件/秒級。模具化確保批量尺寸一致性;適合自動送料、自動頂出。可直接成形齒形、鍵槽、多層階梯結構,后加工極少。可保留一定連通孔隙,制成含油自潤滑軸承或過濾元件。
適用材料:鐵基(Fe - Cu、Fe - C、合金鋼粉)、不銹鋼粉、銅基、青銅、軟磁鐵粉、硬磁粉、鐵 - 磷、鐵 - 鉬系、鉬或碳化物復合。低熔點金屬(Sn、Zn)亦可。
粉末鍛造:
粉末鍛造是一種粉末冶金與鍛造相結合的工藝,其制品的密度高、強度高,適合于制造形狀復雜、尺寸精度要求高的零件。
金屬注射成形:
金屬注射成形是一種近凈成形技術,可制造形狀復雜、尺寸精度高的小型零件,特別適合于制造難以用傳統方法加工的復雜形狀零件。
冷 / 熱等靜壓:
冷等靜壓可使粉末體密度均勻化,提高粉末體的強度,便于后續加工;熱等靜壓可使粉末體獲得高密度、高性能的制品,適用于制造高性能、高精度的粉末冶金制品。
金屬增材制造:
金屬增材制造是一種先進的制造技術,可直接制造出復雜形狀的金屬零件,具有設計自由度高、制造周期短、材料利用率高等優點。