铸件是指通过铸造工艺制造的金属零件,广泛应用于机械、汽车、船舶、航空等领域。铸造工艺是指将熔融的金属液注入预先制作的模具中,经过冷却凝固,脱模后得到所需形状和尺寸的工艺。铸造工艺具有成形灵活、成本低、适合复杂结构的优点,但也存在一些缺点,如铸件质量不稳定、缺陷多、表面粗糙、材料利用率低等。
粉末冶金是指将金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金工艺具有节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等优点,非常适合于大批量生产。另外,部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造,因而备受工业界的重视。
那么,为什么越来越多的铸件要用粉末冶金工艺呢?有以下几个原因:
- 粉末冶金工艺可以提高铸件的密度和强度。由于铸造工艺中金属液的凝固收缩,铸件往往存在气孔、夹杂、偏析等缺陷,导致铸件的密度和强度降低。而粉末冶金工艺中,粉末在高压下压紧成型,然后在高温下烧结,使粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,形成具有一定孔隙度的冶金产品。这样,粉末冶金工艺可以有效地减少铸件的缺陷,提高铸件的密度和强度。
- 粉末冶金工艺可以提高铸件的耐磨性和耐腐蚀性。由于铸造工艺中金属液的凝固过程,铸件的表面往往存在氧化物、硫化物等杂质,导致铸件的耐磨性和耐腐蚀性降低。而粉末冶金工艺中,粉末在保护气氛或真空的条件下烧结,可以有效地防止粉末的氧化和硫化,提高铸件的耐磨性和耐腐蚀性。
- 粉末冶金工艺可以提高铸件的精度和表面质量。由于铸造工艺中金属液的凝固收缩和模具的热变形,铸件的尺寸和形状往往与模具有一定的偏差,导致铸件的精度和表面质量降低。而粉末冶金工艺中,粉末在高压下压紧成型,然后在低于熔点的温度下烧结,使粉末的收缩和变形较小,提高铸件的精度和表面质量。
- 粉末冶金工艺可以提高铸件的材料利用率和生产效率。由于铸造工艺中金属液的凝固过程,铸件的重量往往大于模具的容积,导致铸件的材料利用率低。而粉末冶金工艺中,粉末的重量和模具的容积基本相等,提高铸件的材料利用率。另外,铸造工艺中,金属液的凝固时间较长,导致铸件的生产效率低。而粉末冶金工艺中,粉末的烧结时间较短,提高铸件的生产效率。
综上所述,粉末冶金工艺可以在很多方面优于铸造工艺,提高铸件的性能和质量,降低铸件的成本和资源消耗,因此,越来越多的铸件要用粉末冶金工艺。