MPIF標準35(粉末冶金結構零件材料標準)為熟悉粉末冶金工藝的工程師們提供了有用的物理與力學性能設計數據,但對于對粉末冶金工藝缺少經驗者,可能從附加的引導中受益。當設計采用常規粉末冶金工藝(不是金屬注射成形(MIM)或熱等靜壓(HIP))制備一種新產品時,需要考慮下面提出的一些準則。
1 零件尺寸
粉末冶金零件的大小受限制于粉末的壓縮性與成形壓機噸位。對于一般鋼的粉末冶金材料,可制備下列規格的零件:
投影表面面積小于32,000mm2;
直徑小于175mm或不大于300mm(對于有大孔的零件);
*大長度150mm,*小長度1.5mm;
長度對直徑的*大比率為5:1;長度對壁厚之比的*大值為8。
倘若產品設計使用的是有色金屬材料,則投影面積可增大50%。
2零件形狀
零件的幾何形狀必須適合在垂直方向進行單軸向壓制動作。根切、凹入或螺紋一般都是在后續加工中成形或切削加工。零件的橫截面尺寸變化大時,需要成形壓機中的模具有各種不同動作。這些限制零件只能有5個臺面,但是,通過選擇模具設計,在零件長度方向(臺面)上增加小的變動是可能的(見具體說明復雜形狀粉末冶金零件設計的MPIF設計手冊)。零件長度大于25.4mm時,密度從頂面(密度*高)到中間處(密度較低)將有所不同。
3零件數量
鑒于使用的專用模具是“硬件”,應該討論生產定貨單的成本與可行性數量。
4力學/物理性能要求
為有助于大多數產品應用選擇合適的材料,標準35提供了范圍廣闊的設計性能。中等密度鋼的牌號(6.4-6.9g/cm3)一般可替代鑄鐵或普碳鋼;高密度的牌號(7.0-7.4 g/cm3)一般可替代韌性鑄鐵與熱處理的鋼;粉末鍛造與無孔隙材料系統一般可替代高性能鋼。倘若零件設計的關鍵性能要求超出了標準中列出的標準值,則應將這些要求詳細說明在工程圖上。
為了選擇性能與成本及可行性二者都*佳的材料,和粉末冶金零件生產商討論零件的應用是*重要的。為了避免產生概念不清或誤解,買方與生產方都應在制造粉末冶金零件之前,就下列條件達成協議:*小強度值、牌號選擇、化學組成、驗收試驗、標準性能值及制造工藝,因為他們都可能影響零件應用。
5零件用途
零件的技術規范或圖紙應盡量提供零件的附加資料,提供組裝圖有利于較充分地了解零件應用。對于選擇材料與生產工藝,下列問題是*重要的:
•零件將用于流體壓力條件下,必須密封不滲漏嗎?
•零件必須防止被腐蝕,要求的程度如何?
•零件要切削加工的表面是哪些?公差如何?
•零件需要哪一種熱處理?
•零件是用于高沖擊載荷應用嗎?
•零件是用于磨損應用,磨損面是哪個表面?
•表面粗糙度是一個重要設計特性;哪些表面有此性能要求?如何測量?
•零件是用于磁性應用嗎?
•零件是用于高于室溫的環境嗎?
•零件不得有哪一種毛邊?角半徑的大小?
•零件需要焊接嗎?
•對零件的使用性能,有關鍵部位的要求嗎?
•需要特殊包裝嗎?
在MPIF的設計手冊中有較詳細的產品設計資料可以利用。MPIF的材料代號系統在MPIF標準35的*部分已講過。
注:以上內容摘自:2007版MPIF《粉末冶金結構零件材料標準》(中文內部參考本)
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