粉末冶金属于绿色制造技术,相比传统的加工零件来说,零件的硬度和零件的强度以及韧性都非常好,具有高质量、高效率、低成本的特点,已广泛应用于汽车零部件、电子、航天航空等领域。随着现在工业及自动化水平的不断提高,对于零部件的要求也越来越高,毛刺的问题已被高度重视,去毛刺工序也成为了重要的工艺之一。
一、毛刺产生原因
1.模具
粉末冶金模具一般包括4部分,例如用于制作压溃强度试样的成形模具,即由上模冲、下模冲、芯棒、阴模组成。
(模具结构图)
(1).模具的间隙
成型件在模具配合间隙处,产生的填充效应,是造成毛刺的根本原因。
(2).模具的精度
在生产实践中,模冲与阴模、模冲与芯棒之间的间隙是动态变化的,粉末颗粒就会随着模具间隙的变化而变形,从而产生加工硬化,增加了粉末颗粒的硬度和耐磨性。随着磨损的加剧,模具表面粗糙度降低,增大了粉体与模具的摩擦力,在脱模的时候易出现毛刺,甚至不能成形。
(3).模具的损坏
粉末冶金零件常常有倒角,为了减少后续机械加工,节约成本,在设计模具的时候就把倒角加在模具上,这样模具上易出现薄边,甚至尖角,在这些地方易损坏。由于模具形状复杂,制造费用较高,所以经常在不影响产品最终质量的前提下不会更换,就会出现飞边毛刺,毛刺的形状比较规则,存在于模具缺陷处。
(4).模具安装与使用
模具安装一般由下向上,由里向外安装,依靠模具本身的配合进行定位。由于模具配合间隙的存在,在安装和调试模具的时候,就不能保证配合间隙的均匀分布,间隙大的一侧,易出现毛刺,间隙小的一侧,易产生干摩擦而导致局部粘着磨损。特别是在成形异形件时,由于模具压力中心跑偏与机床压力中心不重合而失稳,不仅产生较大的毛刺,而且还加速模具的磨损损坏,对设备的精度也会有一定的影响。这些问题会产生局部形状不规则毛刺。
(5).设备的精度
设备精度不足,导致模具的使用工况恶化,促使了毛刺的产生。另外,如装粉高度超过了设备的行程范围,压制压力过大导致设备吨位不足等,导致设备运行不稳定,也会产生毛刺。这类毛刺多随机分布于零件的表面。
2.机加工设备
金属切削加工就其本质而言,就是金属在刀具作用下经受挤压而产生变形的过程。工件的边、角、棱等部位上的被切削层金属在切削中产生较大的塑性变形,并在切削与工件表面断裂分离的过程中,使其一部分滞留在工件的边、角、棱等部位上,形成了切削毛刺。
(常见切削加工中产生的毛刺)
二、毛刺对产品质量的影响
1、影响产品的定位性能。粉末冶金多采用纵向压制,产品的侧面成形能力差。对于侧面含孔的零件,往往需要机械加工。毛刺的存在必然导致定位误差,从而影响孔的加工精度。对于精度要求比较高的零件,必须在机械加工之前,去除毛刺。此外,毛刺还影响了零件的检测精度。
2、影响产品的装配性能。对一些装配要求较高的结构件,由于毛刺的存在易造成配合零件的干涉和卡死,如电机衬套、汽车减震器的导向套、底阀座、活塞等,毛刺的存在直接影响装配要求。
3、影响产品的使用性能。机械运行过程中,在摩擦力的作用下,毛刺易脱落,加剧磨损,造成零件的早期失效。在液压系统中,脱落的毛刺随液压油一起进入液压系统的回路中,影响了液压系统的正常运行,出现爬行、抖动现象。
4、影响产品的表面质量。毛刺影响产品表面的光洁度,在对表面质量要求比较高场合,导致零件的不合格,如某些齿轮泵侧板由于零件未去除或去除不干净的毛刺而不能使用。
5、影响产品的热处理性能。带有毛刺的零件经热处理时,容易应力集中,产生裂纹,致使零件疲劳强度降低。这对于承受高负荷和高速运动的零件不能忽视。
三、粉末冶金行业专用去毛刺工艺(机械式)
1.平面类去毛刺机(双面自动翻转)
采用湿式去毛刺且自动翻转,以磁性输送机构输送零件,出料口设有退磁器,运行过程中双动力头同时工作,动力头采用四盘刷公转(两正两反)自转复合运动及伺服升降控制,可均匀去除平面上多部位毛刺并形成均匀的圆角,自动补偿,可与前后道工序连线实现无人化生产,适用于厚度100mm,外径φ140mm以内的零件去毛刺。
(立柱式双面自动去毛刺机图)
(双面去毛刺典型零件图)
2.平面类去毛刺机(单面通过式)
采用湿式去毛刺,以磁性输送机构输送零件,出料口设有退磁器,运行过程中双动力头同时工作,动力头采用四盘刷公转(两正两反)自转复合运动及伺服升降控制,可均匀去除平面上多部位毛刺并形成均匀的圆角,自动补偿,可与前后道工序连线实现无人化生产,适用于厚度100mm,外径φ350以内的零件去毛刺。
(龙门式单面通过式去毛刺机图)
(单面去毛刺典型零件图)
3.特殊去毛刺机(双面带台阶)
针对三梯段粉末冶金零件(带凸台或沉孔)或侧面同时去毛刺。以磁性输送机构和桁架机械手结合,实现一次性完成三处不同部位零件去毛刺。
(特殊去毛刺机图)
(三梯段去毛刺典型零件图)
4.多工位去毛刺机(异型件去毛刺)
采用干式或湿式,针对复杂零件多部位去毛刺。plc控制,整个过程完全自动化,毛刷工艺参数编程控制,自动补偿,各工位工艺参数独立控制,工位采用回转方式,零件自转和转盘整体回转采用不同的电机,可与夹具联动,形成多轴复杂轨迹,定点去除特定部位毛刺。
(回转多工位去毛刺机图)
(多工位去毛刺典型零件图)
(去毛刺前后对比图)
5.流变去毛刺机(交叉孔去毛刺)
主要为解决内部交叉孔、内外不规则沟槽等处难去除的毛刺。工作时高压磨料溶液高速通过毛刺部位进行有效磨削加工,可选择人工和自动上下料。设备通用性好,通过夹具转换可适应不同零件加工。
(流变去毛刺机图)
(流变去毛刺典型零件图)
(交叉孔去毛刺前后对比图)
粉末冶金零件因其工艺和材质的特性,力学和机械性能等方面与机械加工零件相比,有很大的差异。除了应在零件生产过程中的模具、设备及加工工艺上不断提升,选择合理可靠的去毛刺工艺也是必要的措施。
主要服务
去毛刺机|工业毛刺|去毛刺代工
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