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1 引言
汽车发动机用的进、排气门座是配气机构的一个相当重要的组元,。由于使用条件恶劣,其性能要求很高,既要耐磨、抗氧化和耐腐蚀,又要在高温下保持硬度和强度。国外一般采用专用预合金粉,在真空炉中进行高温、大液相量烧结。但这种预合金粉的压制性能差,且对生产设备要求很高,而国内许多中、小型厂家通常达不到这种生产条件。由于进、排气门座毛坯件的硬度要求很高洛氏硬度HRB90以上。为了达到这么高的烧结硬度,粉料中的碳含量要求很高,一般为1.1%~1.2%,这么高的碳含量往往不太容易混合均匀。在生产过程中常常出现密度达不到工艺要求;密度达到要求,压制吨位很高,磨具冲头容易折断损坏。为此,我们专门对此种粉料混合工艺进行多方面的研究,找到了合适的混料工艺,提高此种粉料的压缩性和流动性,提高压制密度,降低压制压力。
2 混料工艺
按配方计算称取定量的各种原料粉(铁粉、硬脂酸锌、石墨、铜粉等)放入V形混料桶混料机器中,在一定的时间内把各种原料粉混合均匀。工艺参数:包含混料设备、装粉量、装粉顺序、混料时间等;工艺性能:混合料的松装密度、流动性、碳的偏析程度,压缩性等。
2.1 一般根据混合料的工艺性能来判断混
合料的均匀性以及所混粉料的好坏。
(1)碳偏析度的测定(碳含量)的测定。用取样器在混合料的5个不同部位分别提取一定的混合料,用碳硫分析仪精确测定每一小份粉的碳含量,看看碳偏析的范围,一般要求碳偏析小于0.05%。
(2)流动性的测定。称量50g,精确到0.01克。用手指或其他物体堵住标准漏斗底部的小孔,把称量好的粉料到进漏斗中。然后起开漏斗的小孔,必须按下漏斗的秒表(精确到0.2s)开始计时,漏斗中的粉料一经流完,立即按下秒表停止计时,即为此份粉的流动性(s)记录三份样粉的流动性,一般要求各次测量结果之间的最大差值不得超过0.4秒。《标准漏斗法(霍尔流速计)》的国家标准为GB/T 1482-1984,国际标准ISO4490-1978《标准漏斗法(霍尔流速计)测定粉末的流动性》。
(3)松装比重的测定。粉末从标准漏斗孔按一定的高度(25mm)自由落下充满体积为25±0.05cm3的杯子中,在松装状态下,以单位体积粉末的质量表示粉末的松装密度。一般要求三次测量结果之间的差值不得超过三次平均值的1%。采用国家标准GB/T1479-1984和国际标准ISO3923/1-1979《金属粉松装密度的测定 第一部分漏斗法》
(4)压缩性。粉料的压缩性是粉料化学性能、物理性能等综合性能的反映,是检验和评价粉末质量的重要指标,也是粉末冶金行业根据制品密度要求选用铁粉的主要依据。一般情况,我们是测定在某一压力下(500MPa),不同工艺条件下混合料的压缩性,根据测定的压缩性我们可以选定一种最佳的工艺参数(每份粉的密度必须是测定三次密度的算术平均值)。采用国家标准GB/T1481-1998和国际标准ISO3927-1985,《金属粉末(不包括硬质合金粉末)在单轴压制中压缩性的测定》
2.2 工艺参数
(1)混料设备。V型混料机:这种混料机不但产生分、合运动,粉末体还会产生强烈的轴向运动,这种轴向运动有助于缩短混合时间。
(2)装粉量。对于不同的混料机,都有一定的额定装粉量,也就是填充率。通过大量的对比实验,在最佳混料时间、相同的装粉方式等相同的条件下,当粉料的填充率在60%至2/3左右时,混合的效率最佳,即混合料的碳偏析,流动性、松装密度不同部位测定结果偏差最小。
(3)装粉顺序。由于进、排气门座的混合粉中含有1.1%~1.2%的石墨,0.8%的硬脂酸锌,这两种粉的松装比重只有其他金属粉比重的1/3,混合比较困难,容易产生成分偏析。经过对比实验,本论文中原料粉的装粉顺序为铁粉(含其他金属)—石墨—硬脂酸锌—铁粉—石墨—硬脂酸锌。
(4)混粉时间。在最佳的装粉方式、设备下,最佳的混料时间是使混合的粉料能达到充分混合,并且每批混合料都能保持一定的送装密度。一般情况下,随着混料时间的延长,混合的均匀程度都将提高,其松装密度也趋于增高和稳定。为了更清楚地了解混料时间对混合料均匀性的影响,我们做了大量的实验,测定不同工艺条件下碳的偏析程度、粉末压缩性、流动性、松装密度的变化来研究混料时间与混合料均匀性之间的关系。
本论文主要是研究混料时间对粉料工艺性能的影响,所以我们采用压制压坯密度达到7.1g/cm3时压机所达到的吨位来判断混合粉料的压缩性。以排气门座142F9.3-3为例。根据理论计算,压制密度达到7.1g/cm3时,压机吨位为6.8—7.5t。
3 结论
通过研究数据显示,可以得出以下结论:(1)对进、排气门座的特性粉料,随着时间的延长,粉料的均匀性可以大大地提高,压制压力、压坯密度趋于稳定,压制吨位从13吨很快下降到8吨左右,但压坯密度反而从6.89g/cm3提高到7.15g/cm3。(2)在额定450kg的V型混料机中装粉量为300kg混料一小时,混合料的均匀性以及各项工艺性能达到最佳状态。(3)随着混料时间的进一步延长,混合料的均匀性反而变差。(4)混料时间为60分钟时,混合料的压缩性最好。
参考文献
[1]冶金.关于建立企业工资共决机制的思考[J].攀登,2008,(3):46-49.
[2]冶金.关于创新多媒体教学的思考[J].青海教育,2008,(5):59-60.
[3]冶金.关于建立企业工资共决机制的思考[J].攀登:哲学社会科学版,2008,(3):46-49.
[4]冶金."終保"后钢市高唱平稳主调―业内人士谈四季度彩涂板无取向硅钢价格走势[J].市场周刊(新物流),2003,(22):18.
(作者单位:辽宁科技学院)
汽车发动机用的进、排气门座是配气机构的一个相当重要的组元,。由于使用条件恶劣,其性能要求很高,既要耐磨、抗氧化和耐腐蚀,又要在高温下保持硬度和强度。国外一般采用专用预合金粉,在真空炉中进行高温、大液相量烧结。但这种预合金粉的压制性能差,且对生产设备要求很高,而国内许多中、小型厂家通常达不到这种生产条件。由于进、排气门座毛坯件的硬度要求很高洛氏硬度HRB90以上。为了达到这么高的烧结硬度,粉料中的碳含量要求很高,一般为1.1%~1.2%,这么高的碳含量往往不太容易混合均匀。在生产过程中常常出现密度达不到工艺要求;密度达到要求,压制吨位很高,磨具冲头容易折断损坏。为此,我们专门对此种粉料混合工艺进行多方面的研究,找到了合适的混料工艺,提高此种粉料的压缩性和流动性,提高压制密度,降低压制压力。
2 混料工艺
按配方计算称取定量的各种原料粉(铁粉、硬脂酸锌、石墨、铜粉等)放入V形混料桶混料机器中,在一定的时间内把各种原料粉混合均匀。工艺参数:包含混料设备、装粉量、装粉顺序、混料时间等;工艺性能:混合料的松装密度、流动性、碳的偏析程度,压缩性等。
2.1 一般根据混合料的工艺性能来判断混
合料的均匀性以及所混粉料的好坏。
(1)碳偏析度的测定(碳含量)的测定。用取样器在混合料的5个不同部位分别提取一定的混合料,用碳硫分析仪精确测定每一小份粉的碳含量,看看碳偏析的范围,一般要求碳偏析小于0.05%。
(2)流动性的测定。称量50g,精确到0.01克。用手指或其他物体堵住标准漏斗底部的小孔,把称量好的粉料到进漏斗中。然后起开漏斗的小孔,必须按下漏斗的秒表(精确到0.2s)开始计时,漏斗中的粉料一经流完,立即按下秒表停止计时,即为此份粉的流动性(s)记录三份样粉的流动性,一般要求各次测量结果之间的最大差值不得超过0.4秒。《标准漏斗法(霍尔流速计)》的国家标准为GB/T 1482-1984,国际标准ISO4490-1978《标准漏斗法(霍尔流速计)测定粉末的流动性》。
(3)松装比重的测定。粉末从标准漏斗孔按一定的高度(25mm)自由落下充满体积为25±0.05cm3的杯子中,在松装状态下,以单位体积粉末的质量表示粉末的松装密度。一般要求三次测量结果之间的差值不得超过三次平均值的1%。采用国家标准GB/T1479-1984和国际标准ISO3923/1-1979《金属粉松装密度的测定 第一部分漏斗法》
(4)压缩性。粉料的压缩性是粉料化学性能、物理性能等综合性能的反映,是检验和评价粉末质量的重要指标,也是粉末冶金行业根据制品密度要求选用铁粉的主要依据。一般情况,我们是测定在某一压力下(500MPa),不同工艺条件下混合料的压缩性,根据测定的压缩性我们可以选定一种最佳的工艺参数(每份粉的密度必须是测定三次密度的算术平均值)。采用国家标准GB/T1481-1998和国际标准ISO3927-1985,《金属粉末(不包括硬质合金粉末)在单轴压制中压缩性的测定》
2.2 工艺参数
(1)混料设备。V型混料机:这种混料机不但产生分、合运动,粉末体还会产生强烈的轴向运动,这种轴向运动有助于缩短混合时间。
(2)装粉量。对于不同的混料机,都有一定的额定装粉量,也就是填充率。通过大量的对比实验,在最佳混料时间、相同的装粉方式等相同的条件下,当粉料的填充率在60%至2/3左右时,混合的效率最佳,即混合料的碳偏析,流动性、松装密度不同部位测定结果偏差最小。
(3)装粉顺序。由于进、排气门座的混合粉中含有1.1%~1.2%的石墨,0.8%的硬脂酸锌,这两种粉的松装比重只有其他金属粉比重的1/3,混合比较困难,容易产生成分偏析。经过对比实验,本论文中原料粉的装粉顺序为铁粉(含其他金属)—石墨—硬脂酸锌—铁粉—石墨—硬脂酸锌。
(4)混粉时间。在最佳的装粉方式、设备下,最佳的混料时间是使混合的粉料能达到充分混合,并且每批混合料都能保持一定的送装密度。一般情况下,随着混料时间的延长,混合的均匀程度都将提高,其松装密度也趋于增高和稳定。为了更清楚地了解混料时间对混合料均匀性的影响,我们做了大量的实验,测定不同工艺条件下碳的偏析程度、粉末压缩性、流动性、松装密度的变化来研究混料时间与混合料均匀性之间的关系。
本论文主要是研究混料时间对粉料工艺性能的影响,所以我们采用压制压坯密度达到7.1g/cm3时压机所达到的吨位来判断混合粉料的压缩性。以排气门座142F9.3-3为例。根据理论计算,压制密度达到7.1g/cm3时,压机吨位为6.8—7.5t。
3 结论
通过研究数据显示,可以得出以下结论:(1)对进、排气门座的特性粉料,随着时间的延长,粉料的均匀性可以大大地提高,压制压力、压坯密度趋于稳定,压制吨位从13吨很快下降到8吨左右,但压坯密度反而从6.89g/cm3提高到7.15g/cm3。(2)在额定450kg的V型混料机中装粉量为300kg混料一小时,混合料的均匀性以及各项工艺性能达到最佳状态。(3)随着混料时间的进一步延长,混合料的均匀性反而变差。(4)混料时间为60分钟时,混合料的压缩性最好。
参考文献
[1]冶金.关于建立企业工资共决机制的思考[J].攀登,2008,(3):46-49.
[2]冶金.关于创新多媒体教学的思考[J].青海教育,2008,(5):59-60.
[3]冶金.关于建立企业工资共决机制的思考[J].攀登:哲学社会科学版,2008,(3):46-49.
[4]冶金."終保"后钢市高唱平稳主调―业内人士谈四季度彩涂板无取向硅钢价格走势[J].市场周刊(新物流),2003,(22):18.
(作者单位:辽宁科技学院)