温岭市金洲粉末冶金有限公司

2 流动温压成形原理分析
    在研究金属粉末的成形工艺中，人们发现温压成形在径向产生了很大压力，这就促使人们研究怎样利用这种侧压力引起的粉末径向流动趋势去成形较复杂几何外形的零件。而金属注射成形工艺中用超细粉末和大量黏结剂配制而成的混合粉末具有良好的流动性和成形性，可成形复杂的三维零件，为流动温压成形工艺提供了理论依据。流动温压成形的关键是提高混合粉末的流动性。实现这一目的方法有3种：一是向粉末中加入精细粉末；二是加入合适的黏结剂(润滑剂)，比传统粉末冶金工艺多，但比注射成形少，同时在加热的情况下具有高的黏流行为；三是加入表面活化剂和增塑剂来改善粉末的流变行为。在温压的研究中已发现并不是所有聚合物都具有足够高的抗剪切强度，在压制与脱模时具有黏流性和润滑性，为了兼顾混合粉末的压缩性、润滑性和流动性，在配制流动温压混合粉末时，必须考虑黏结剂(润滑剂)的性质、结构、分子量、软化温度、粒度大小等。
    流动温压的混合粉末采用粗粉和细粉搭配，精细粉末的加入能够填充在大颗粒之间的间隙中，从而提高了混合粉末的装粉密度。而高分子的聚合物通常随着温度的升高呈现出玻璃态、高弹态和黏流态3种不同的状态。选择合适的聚合物添加量和温压温度(90～130℃)，特殊的黏结剂(润滑剂)及其附加的活性添加剂可处于黏流态，这样就可改善粉末与粉末、粉末与模具之间的摩擦和润滑机理，在成形过程的压力作用下可形成一层处于流体膜与吸附膜之间的有序排列的约束流体而使等效黏度急剧升高，促进润滑膜的承载能力大为增强，既利于粉末的颗粒重排又利于推迟粉末之间的微观冷焊和机械咬合，从而使混合粉末在温压中转变成一种流动性好、填充性很高的黏流体，具有液体的所有优点又具有很高的黏度等黏流行为，压制压力也得到很好的传递，使得混合粉末在轴向压力下可以流向型腔的各个角落而不产生裂纹，或者采用简单的模冲(不需要辅助的浮动多轴模冲)就可成形有侧凹的多台阶的粉末零件，并且成形的零件密度均匀性也得到有效的改善。
    3 应用前景
    流动温压成形技术结合了传统压制和金属注射成形的优点既缩短了工艺流程，又降低了成本，同时零件的密度和复杂性方面也获得提高，应用前景好。具体表现在：1)流动温压用原料粉末的要求远不如金属注射成形严格，且粉末的潜在来源广。如传统粉末冶金工艺中制备的粉末一般需要筛选掉细粉末(≤20um)部分，而这些细粉末部分可应用于流动温压工艺。因此，流动温压成形用粉末的来源充足并且价格较低；2)流动温压工艺中黏结剂(润滑剂)的去除可采用普通的排蜡工序，避免了金属注射成形漫长而昂贵的脱脂工序，大大缩短了生产周期，且降低了生产成本；3)流动温压工艺成形零件的复杂性方面，介于传统压制和金属注射成形工艺之间。而且是一次近净成形，不需要烧结后的2次机加工。如Fraunhofer研究人员用特制模具已直接成形了T形螺纹孔，需要的工序仅仅是采用适当直径的外螺纹模具，粉末流动温压成形后从半成品中拧出烧结即可。壁高与壁厚的比例高达3～7，壁厚为1～3 mm 的盲孔零件也已研制成功。
    流动温压可以在传统的粉末冶金压机上进行零件的成形，这样就使以前需要通过机加工才能成形的复杂形状的零件，采用流动温压工艺就很容易实现了。因此，流动温压成形技术将大大拓展了粉末冶金成形技术的应用范围，具有很大的应用潜力和前景，有望在汽车、电子、医疗设备、日用品、办公机械、仪表、机械制造等行业获得应用。
    4 结语
    作为一项新型的粉末冶金金属零部件近净成形技术，流动温压成形可以以较低的成本及短流程生产高性能复杂形状(如凹槽、横孔和螺纹孔等)的零件，而采用传统粉末压机制造此类粉末冶金零件过去一直被认为是非常困难，甚至是不可能的。流动温压虽然在成形三维复杂零件方面不可能取代注射成形技术，但是利用流动温压成形的独到特点却能生产出零件形状复杂程度介于冷压和注射成形之间的中等复杂零件，这就可能使得采用传统压机的粉末冶金复杂零件的低成本短流程制造技术取得突破性的进展。
    目前，流动温压成形技术中对混合粉末的制备方法、适用性、成形规律、受力状况、流变特性、烧结控制、致密化机制及其数值模拟均未见报道。因此，迅速开展该项目的研究，不仅具有重要的学术价值，而且能为提高我国的粉末冶金精密复杂零件的制造能力及其在国际市场的竞争力创造良好的条件。金属粉末流动温压成形技术为高性能复杂精密零件的低成本短流程先进制造开辟新的发展方向，粉末冶金材料的成形加工技术将有望得到拓展和深化。