粉末冶金模具的材料选择和制造精要.ppt

8.粉末冶金模具的材料选择和制造 先建立信心， 全力以赴， 然后才能享受成果。 ——舒勒 本章主要介绍模具零件的选择和制造。粉末冶金模具主要零件包括阴模、模冲和芯棒。 粉末冶金模具在烧结零件的生产成本中占相当大的份额，而且其设计和制造质量直接影响产品的质量与成本。 因此，合理地选择材料以及热处理工艺、制定机械加工工艺和电加工工艺是非常重要的。 8.1模具材料选择和热处理8.1.1模具制造的一般要求 1.模具的寿命 对模具寿命有较大影响的因素很多，例如， 模具零件的制造精度和模具的装配精度； 阴模、芯棒和模冲材料的选用及其工作表面的粗糙度和硬度； 热处理质量；是否正确使用模具； 成形所用的粉末的种类和性能； 制品的尺寸、形状和密度； 润滑剂的效果等等。 阴模寿命 阴模承受的压力很高，实验表明，阴模磨损和压制力之间接近线性关系，况且阴模还在具有磨料作用的粉末反复研磨下工作，而且其磨损量不能超过产品精度允许的范围。硬度可以直接反应材料的耐磨性能，抗磨损能力随硬度的增加而提高。例如在同样的使用条件下，硬质合金阴模的使用寿命是钢模的20～50倍。 阴模寿命 在考虑阴模使用寿命时，必须同时计算模具成本，要根据生产零件的数量和阴模的制造费用，在保证预期技术条件和使用寿命下，尽量降低成本。 2.模具制造精度和表面光洁度 模具主要零件的精度特别是精整模具的精度，一般不能低于产品的精度。 模具主要零件工作表面的表面粗糙度数值应尽量低，这样可以显著改善产品的表面粗糙度，同时大大延长模具的使用寿命。 3.模具零件的硬度 一般要求模具主要零件有尽可能高的硬度，但一定的硬度是与模具的材料和热处理工艺相联系的。 如果热处理工艺选择不当，就有可能硬度达到指标，但脆性增大，在工作时造成模具炸裂，因此应该根据工作条件和具体材料合理地提出硬度要求及相应的热处理工艺。 a.阴模硬度 因其在高应力状态下经受粉末的反复研磨，要求硬度尽量高。 用高合金工具钢制造阴模，其热处理硬度应在63～65HRC，低于此值阴模容易磨损。 b.芯棒硬度 因其使用条件与阴模相同，故硬度值应与之近似。但其硬度值必须结合芯棒尺寸的大小来考虑。 芯棒的长度与直径的比值等于或小于12：1时，芯棒可以全部淬硬。 当长径比值为20：1时，要分段热处理，芯棒成形段的硬度值在58～60HRC范围，成形段以下的硬度可以降低到40～45HRC。芯棒与螺纹连接部份在任何情况下其硬度值均不能大于45HRC。 c.模冲硬度 应考虑到其结构特点，模冲硬度取决于最薄弱截面的强度和最大压制力。进行回火时要特别避免在薄弱的截面上硬度不均匀。 8.1.2模具材料的选择 选择模具材料主要从两方面考虑， 首先要满足使用要求，阴模和芯棒都承受高压和反复摩擦，要求高硬度、高耐磨性，故应采用合金工具钢、高速钢、钢结硬质合金或硬质合金。这些材料的硬度和强度均可满足使用要求，但其耐磨性和成本是按由前者到后者顺序提高，因此具体选用哪一种材料还要视产品批量而定。对模冲的主要要求是韧性和强度，并且要有较好的抗疲劳性，一般选用中合金钢或高合金钢。 其次还要从模具制造成本方面考虑。由于精加工在模具制造成本中占的比重很大，所以选材时还要注意材料的切削性和热处理性能，防止因热处理变形而影响加工精度。模具主要零件的材料及性能要求见下表 8.2模具主要零件加工工艺 线切割加工 电火花加工 仿形磨削  8.2.1．线切割加工 a.工作原理 线切割的加工原理是用一根很细的金属丝（直径为0.03～0.05mm）作工作电极，将金属丝装在一个高速转动的贮丝筒上，并经过丝架以10m／s左右的线速度来回移动，金属丝接高频电源的负极，被切割的工件接正极，以煤油或乳化液作为工作介质。当电极接触金属工件时，即发生电蚀作用，若按规定的方向移动，并使移动的速度与金属丝对工件间电蚀速度相适应（即不使之“短路”），即能达到切割的目的。 b.线切割加工工艺流程  c.线切割加工的优点 1）不需要像电火花加工那样做特定形状的电极。 2）不论工件硬度如何，几乎都能进行顺利的加工。 3）加工的主要对象是平面形状，也可以加工锥面，几乎任何复杂形状都可以进行加工。 4）轮廓加工所需的加工余量小，有利于少无切削，尤其能有效地加工贵重稀有的材料。 5）电极丝不断地往复使用，损耗较小，故加工精度较高。  8.2.2.电火花加工 电火花主要用于加工阴模的异形型腔孔，特别是沿轴向带台阶的异形阴模孔用线切割往往无法加工，而只能采用电火花加工。芯棒及上下模冲端面型腔亦可用电火花加工。 a.电火花加工原理 金属电火花加工的原理是基于工件与电极之间进行脉冲放电时的电腐蚀现象。 被加工的阴模接电源正极，加