粉末冶金零件在内径表上的应用

　　1引 言

　　粉末冶金是一种节材、节能、投资少、无污染、见效快且适合大批量生产的少无切削的高效金属成型工艺。传统金属材料的生产加工，一般是经过熔炼和铸造这两个过程，粉末冶金法不用熔炼和铸造，而是用压制、烧结金属粉末来制造零件。近年来粉末冶金工艺在我国迅速发展，目前粉末冶金制件已广泛应用于各个部门。例如：高端的航空、汽车制造业。把粉末冶金工艺引入内径表零件中，对于提高尺寸精度和形状精度，从而提高内径表质量有很大帮助。

　　2 内径表零件采用粉末冶金法可行性分析

　　内径表零件在设计上基本采用的都是金属材料，根据零件在内径表中不同的作用，选择不同金属材料，通过机械加工及热处理方式(热处理是作为改善机械加工性能和使零件得到所要求的性能而安排在有关工序之间)实现零件功能。因此金属材料零件的加工是制造内径表的重要步骤，如内径表中关键零件杠杆(图1、图2)的机械加工部分就相当复杂，锚式杠杆(图 1)需要经过车、铣、磨等工序加工成板材，经热处理使其达到一定的硬度值，再用线切割切成形。而直角杠杆(图 2)则需要使用棒料通过车、铣、磨等工序完成加工。杠杆是内径表中传递精度的关键零件，对它的尺寸和形状公差要求很高，其中杠杆的臂长L、角度β(图3)更是重中之重，而机械加工过程经常会出现质量问题，满足不了设计要求，其次是金属材料的成本问题，如锚式杠杆不仅要有好的尺寸和形状精度，还要具有良好的耐磨性，为了保证内径表的质量，一般都采用轴承钢，因此成本高。不仅如此，在机械加工过程中还将产生大量的边角料，这实在是一种资源的浪费，因此需要采用粉末冶金零件替代以往的金属材料零件。

　　粉末冶金是用不同工艺将各种粉末状金属与合金固结成近终形式或最终形式零件毛坯，然后于保护气氛中在低于主要金属组份熔点的温度下烧结，通过粉末颗粒间的冶金结合，赋予零件材料以力学强度与各种物理性能。

　　下面将对粉末冶金零件从性能、零件形状、尺寸公差、零件批量等方面逐一分析：

　　(1)性能：生产中最常用的检验性能方法是检验硬度，因为硬度与其他机械性能之间存在一定关系，所以通过硬度比对就能够大致了解零件的性能。

　　以美国 MPIF 标准 35“粉末冶金结构零件材料标准”中的烧结铁铜合金(部分)为例，会发现一些性能指标与内径表零件要求的性能指标接近。

　　任何产品的功能特性都决定于物理-力学性能，在粉末冶金工艺中这些性能都直接受产品的密度、原材料(粉末)及生产条件(大部分往往是烧结参数)的影响，如果物理-力学性能不能满足要求时，可在试验阶段对粉末、粉末成分的质量分数、烧结过程进行调整，烧结过程对产品的最终物理-力学性能有重要的影响，较高的烧结温度与较长的烧结时间可促使孔隙圆化，增高材料密度，从而增高关键的力学性能，如抗拉强度、韧性、冲击强度及疲劳极限、硬度等。总之，通过不断改进，粉末冶金零件一定能广泛应用于内径表结构中。