铜粉末冶金技术如何实现高精度加工?
铜粉末冶金技术实现高精度加工主要通过以下几个方面来达成:
材料选择
高纯度铜粉:选择纯度≥99.9%的高纯度铜粉,减少杂质对烧结过程的影响,有助于提高零件的致密度和性能。
粒度控制:采用微米级或亚微米级的粉末,粒度分布均匀,可提升零件的致密度和表面光洁度。此外,粉末的形貌也很重要,球形粉末流动性好,适合复杂形状的成型;不规则形状粉末则有助于提高压坯的强度。
添加剂:根据需要添加少量合金元素(如锡、锌)或润滑剂,以改善成型性和烧结性能。
成型工艺
精密压制:通过高精度模具在高压下将铜粉末压制成型。模具的设计和制造精度直接影响零件的尺寸精度和表面质量,模具材料通常选用高硬度合金钢,并采用精密加工技术(如电火花加工、线切割等)确保尺寸公差在微米级。
等静压成型:适用于复杂形状零件,通过均匀的压力分布提高压坯的密度和均匀性,克服传统模压成型中压力分布不均的问题,获得各向同性的坯体,提高材料的尺寸精度和结构稳定性。
注射成型:将铜粉末与粘结剂混合后注入模具,适合制造高复杂度、高精度的微型零件,并通过优化喂料配方和成型工艺,获得高致密度、低缺陷的坯体。
烧结技术
温度与气氛控制:烧结温度通常为铜熔点的70%-90%(约800℃-950℃),过高的温度会导致零件变形,过低的温度则难以实现完全致密化。烧结气氛采用还原性气氛(如氢气或氮氢混合气)以防止铜氧化,并促进烧结过程中的扩散和致密化。
烧结时间:根据零件尺寸和粉末特性调整烧结时间,以确保均匀烧结,减少零件的收缩率差异,提高尺寸一致性。
后处理
精加工:烧结后的零件通过车削、磨削、抛光等机械加工方法,修正尺寸偏差和表面粗糙度,实现高精度要求。
表面处理:采用电镀、化学镀或热处理等方法,改善零件的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
热处理:通过退火或时效处理,消除内应力,提高零件的尺寸稳定性和力学性能。
质量控制
全过程监控与检测:在铜粉末冶金的全过程中,对粉末特性(纯度、粒度分布、流动性等)、压坯质量(密度、尺寸公差和表面缺陷)、烧结质量(致密度、显微组织和力学性能)以及成品的尺寸精度、表面粗糙度和性能指标进行严格监控和检测。通过全过程监控和数据分析,及时调整工艺参数,确保零件的高精度和一致性。
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