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粉末冶金去毛刺工藝巧辦法

2020-02-03 22:23:32      點擊:
    粉末冶金屬于綠色制造技術,相比傳統的加工零件來說,零件的硬度和零件的強度以及韌性都非常好,具有高質量、高效率、低成本的特點,已廣泛應用于汽車零部件、電子、航天航空等領域。隨著現在工業及自動化水平的不斷提高,對于零部件的要求也越來越高,毛刺的問題已被高度重視,去毛刺工序也成為了重要的工藝之一。

一、毛刺產生原因
1.模具
    粉末冶金模具一般包括4部分,例如用于制作壓潰強度試樣的成形模具,即由上模沖、下模沖、芯棒、陰模組成。
(1)模具的間隙
成型件在模具配合間隙處,產生的填充效應,是造成毛刺的根本原因。

(2)模具的精度
在生產實踐中,模沖與陰模、模沖與芯棒之間的間隙是動態變化的,粉末顆粒就會隨著模具間隙的變化而變形,從而產生加工硬化,增加了粉末顆粒的硬度和耐磨性。隨著磨損的加劇,模具表面粗糙度降低,增大了粉體與模具的摩擦力,在脫模的時候易出現毛刺,甚至不能成形。

(3)模具的損壞
粉末冶金零件常常有倒角,為了減少后續機械加工,節約成本,在設計模具的時候就把倒角加在模具上,這樣模具上易出現薄邊,甚至尖角,在這些地方易損壞。由于模具形狀復雜,制造費用較高,所以經常在不影響產品最終質量的前提下不會更換,就會出現飛邊毛刺,毛刺的形狀比較規則,存在于模具缺陷處。

(4)模具安裝與使用
模具安裝一般由下向上,由里向外安裝,依靠模具本身的配合進行定位。由于模具配合間隙的存在,在安裝和調試模具的時候,就不能保證配合間隙的均勻分布,間隙大的一側,易出現毛刺,間隙小的一側,易產生干摩擦而導致局部粘著磨損。特別是在成形異形件時,由于模具壓力中心跑偏與機床壓力中心不重合而失穩,不僅產生較大的毛刺,而且還加速模具的磨損損壞,對設備的精度也會有一定的影響。這些問題會產生局部形狀不規則毛刺。

(5)設備的精度
設備精度不足,導致模具的使用工況惡化,促使了毛刺的產生。另外,如裝粉高度超過了設備的行程范圍,壓制壓力過大導致設備噸位不足等,導致設備運行不穩定,也會產生毛刺。這類毛刺多隨機分布于零件的表面。

2.機加工設備
    金屬切削加工就其本質而言,就是金屬在刀具作用下經受擠壓而產生變形的過程。工件的邊、角、棱等部位上的被切削層金屬在切削中產生較大的塑性變形,并在切削與工件表面斷裂分離的過程中,使其一部分滯留在工件的邊、角、棱等部位上,形成了切削毛刺。

二、毛刺對產品質量的影響
1、影響產品的定位性能。粉末冶金多采用縱向壓制,產品的側面成形能力差。對于側面含孔的零件,往往需要機械加工。毛刺的存在必然導致定位誤差,從而影響孔的加工精度。對于精度要求比較高的零件,必須在機械加工之前,去除毛刺。此外,毛刺還影響了零件的檢測精度。
2、影響產品的裝配性能。對一些裝配要求較高的結構件,由于毛刺的存在易造成配合零件的干涉和卡死,如電機襯套、汽車減震器的導向套、底閥座、活塞等,毛刺的存在直接影響裝配要求。
3、影響產品的使用性能。機械運行過程中,在摩擦力的作用下,毛刺易脫落,加劇磨損,造成零件的早期失效。在液壓系統中,脫落的毛刺隨液壓油一起進入液壓系統的回路中,影響了液壓系統的正常運行,出現爬行、抖動現象。
4、影響產品的表面質量。毛刺影響產品表面的光潔度,在對表面質量要求比較高場合,導致零件的不合格,如某些齒輪泵側板由于零件未去除或去除不干凈的毛刺而不能使用。
5、影響產品的熱處理性能。帶有毛刺的零件經熱處理時,容易應力集中,產生裂紋,致使零件疲勞強度降低。這對于承受高負荷和高速運動的零件不能忽視。

三、粉末冶金行業專用去毛刺工藝(機械式)
1.平面類去毛刺機(雙面自動翻轉)
    采用濕式去毛刺且自動翻轉,以磁性輸送機構輸送零件,出料口設有退磁器,運行過程中雙動力頭同時工作,動力頭采用四盤刷公轉(兩正兩反)自轉復合運動及伺服升降控制,可均勻去除平面上多部位毛刺并形成均勻的圓角,自動補償,可與前后道工序連線實現無人化生產,適用于厚度100mm,外徑φ140mm以內的零件去毛刺。

2.平面類去毛刺機(單面通過式)
    采用濕式去毛刺,以磁性輸送機構輸送零件,出料口設有退磁器,運行過程中雙動力頭同時工作,動力頭采用四盤刷公轉(兩正兩反)自轉復合運動及伺服升降控制,可均勻去除平面上多部位毛刺并形成均勻的圓角,自動補償,可與前后道工序連線實現無人化生產,適用于厚度100mm,外徑φ350以內的零件去毛刺。

3.特殊去毛刺機(雙面帶臺階)
    針對三梯段粉末冶金零件(帶凸臺或沉孔)或側面同時去毛刺。以磁性輸送機構和桁架機械手結合,實現一次性完成三處不同部位零件去毛刺。

4.多工位去毛刺機(異型件去毛刺)
    采用干式或濕式,針對復雜零件多部位去毛刺。plc控制,整個過程完全自動化,毛刷工藝參數編程控制,自動補償,各工位工藝參數獨立控制,工位采用回轉方式,零件自轉和轉盤整體回轉采用不同的電機,可與夾具聯動,形成多軸復雜軌跡,定點去除特定部位毛刺。

5.流變去毛刺機(交叉孔去毛刺)
    主要為解決內部交叉孔、內外不規則溝槽等處難去除的毛刺。工作時高壓磨料溶液高速通過毛刺部位進行有效磨削加工,可選擇人工和自動上下料。設備通用性好,通過夾具轉換可適應不同零件加工。粉末冶金零件因其工藝和材質的特性,力學和機械性能等方面與機械加工零件相比,有很大的差異。除了應在零件生產過程中的模具、設備及加工工藝上不斷提升,選擇合理可靠的去毛刺工藝也是必要的措施。
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