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温度是烧结工艺里最重要的参数。温度高,烧结快,产品密度高,但是太高了会过烧,工件变形、晶粒粗大,性能反而下降。温度低,烧结不充分,密度不够,强度低。
一般原则:烧结温度取材料熔点的0.7-0.8倍。比如:
| 材料 | 熔点(℃) | 烧结温度(℃) | 温度系数 |
|---|---|---|---|
| 铁基粉末 | 1538 | 1100-1200 | 0.72-0.78 |
| 铜基粉末 | 1083 | 800-900 | 0.74-0.83 |
| 不锈钢粉末 | 1400-1450 | 1200-1350 | 0.83-0.93 |
| 硬质合金(WC-Co) | 1400-1500 | 1400-1480 | ≈0.95 |
| 氧化铝陶瓷 | 2050 | 1600-1800 | 0.78-0.88 |
温度调节的常见误区:
保温时间是指在烧结温度下保持的时间,让烧结充分进行。时间太短,烧结不充分,密度不够;时间太长,效率低,晶粒长大。
一般原则:温度高,时间短;温度低,时间长。小件时间短,大件时间长。
| 产品类型 | 小件(<10mm) | 中件(10-30mm) | 大件(>30mm) |
|---|---|---|---|
| 铁基零件 | 30-60分钟 | 60-90分钟 | 90-120分钟 |
| 铜基零件 | 20-40分钟 | 40-60分钟 | 60-90分钟 |
| 硬质合金刀片 | 30-45分钟 | 45-60分钟 | 60-90分钟 |
时间调节的常见误区:
真空度的作用是防止氧化,同时把脱蜡产生的气体、杂质挥发物抽走。真空度不够,工件会氧化,表面发暗,杂质排不出去。
一般原则:
真空度的常见误区:
升温速度太快,工件内外温差大,会产生热应力,导致开裂、变形。特别是脱蜡阶段,升温太快,成型剂剧烈挥发,会把工件撑裂。
一般原则:
冷却速度也影响产品性能。冷却太快,会产生内应力,甚至开裂;冷却太慢,晶粒长大,性能下降。
一般原则:
案例:某客户不锈钢粉末件参数调试
客户做316L不锈钢粉末零件,刚开始参数是温度1350℃,保温1小时,真空度10⁻²Pa,结果产品密度不够,表面还有点氧化。我们帮着调:温度降到1320℃,保温延长到1.5小时,真空度抽到6.6×10⁻³Pa,脱蜡阶段放慢升温速度。结果密度从92%升到96%,表面也光亮了,客户很满意。
Q1:真空烧结温度怎么确定?
一般取材料熔点的0.7-0.8倍。比如铁粉熔点1538℃,烧结温度1100-1200℃。具体要试,从中间值开始,慢慢调整,看密度和强度变化。温度太高会过烧,太低烧结不充分。
Q2:烧结保温时间要多久?
小件30-60分钟,中件1-2小时,大件2-3小时。温度高时间短,温度低时间长。从工件实际到温开始算,不是从仪表到温开始算。
Q3:真空度要到多少才够?
普通材料10⁻¹Pa就够了,不锈钢10⁻²Pa,硬质合金、钛合金要10⁻³Pa。不是越高越好,够用就行,太高了设备贵,抽气时间长。
Q4:升温速度太快会怎么样?
升温太快,工件内外温差大,会产生热应力,导致开裂变形。特别是脱蜡阶段,升温太快,成型剂剧烈挥发,会把工件撑裂。所以脱蜡阶段要慢,1-3℃/分钟。
Q5:冷却为什么不能太快?
冷却太快,工件内外温差大,会产生内应力,严重的会开裂。而且有些材料对冷却速度敏感,快冷慢冷出来的组织不一样,性能也不一样。一般高温段慢冷,低温段再快冷。
Q6:参数调不好怎么办?
可以找设备厂家帮着调。东莞志远工业设备有试验炉,客户寄样品过来,我们帮着试焊,把参数调出来,给出完整的工艺曲线。很多刚开始做烧结的客户都是这么过来的。
Q7:温度高一点还是时间长一点好?
优先调时间,其次调温度。因为温度高了晶粒长大,影响性能。时间长一点只是效率低一点,对性能影响小。所以一般先加时间,不够再升温度。
Q8:怎么判断参数合不合适?
焊完做几个测试:测密度,看强度,看外观有没有氧化、变形。合格了,参数就定下来了。不要光凭感觉,要靠检测数据说话。
Q9:装炉量影响参数吗?
影响很大。装得多,热容量大,升温慢,保温时间要加长。而且温场均匀性会变差,中间的工件和边上的工件温度不一样。一般装炉量不要超过炉膛容积的60%。
Q10:东莞志远工业设备的设备参数范围是多少?
我们的真空烧结炉最高温度从1200℃到2200℃,工作真空度6.6×10⁻³Pa,温场均匀性±5℃。可以存50条以上工艺曲线,不同产品直接调用。
Q11:不同材料参数一样吗?
不一样。铁基、铜基、不锈钢、硬质合金、陶瓷,参数差别很大。不能用一套参数烧所有材料,要根据具体材料调整。
Q12:批量生产参数要经常调吗?
不用经常调。参数定下来后,固化到设备里,每次生产直接调用。但是要定期做首件检验,看每批产品质量是不是稳定,设备用久了参数会漂移,要定期校验。