基本介紹
- 中文名：粉末軋制
- 外文名：powder rolling
- 學科：冶金工程
- 原料：金屬粉末
- 出現時間：19世紀中葉
- 分類：垂直、水平和傾斜形式軋制
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介紹
將粉末不斷地餵入兩個轉動的軋輥縫隙之間，依靠軋輥的壓力軋製成具有一定機械強度的板帶坯料的成形方法。由此獲得的坯料經過預燒結、燒結和再燒結後經過軋制加工可製成多孔和緻密的粉末冶金板帶材。按帶材出輥方向的不同，粉末軋制可分為垂直、水平和傾斜3種形式，其中以垂直形式最為普遍。粉末軋制可生產特種板帶材，如雙層或多層金屬帶材，難熔金屬化合物、磁性材料、減摩材料以及多孔材料等帶材，並且材料成分易控制，密度均勻，性能各向同性，技術工藝簡單，節省能源，成材率高，製品的長度不受限制。
這種工藝比傳統的經過冶煉、鑄錠、開坯、軋製成材等工序的工藝簡單，成材率為85～90%。但由於金屬粉末成本較高，生產率低，所以這種工藝主要用於生產特殊性能的材料，如多孔板材，多層金屬複合材、摩擦材料和反應堆材料等。粉末軋製法發明於1902年。粉末軋機一般為二輥或四輥式。輥徑根據所軋制的生帶厚度設計，一般生帶厚度為輥徑的0.33～2%。目前軋制的寬度多在60～300mm。
簡史
金屬粉末軋制技術源於19世紀中葉，但在20世紀40～50年代才開始有較快的發展，在粉末軋制理論、工藝、設備和材料套用等方面取得了豐碩的成果。中國從60年代初開始研究和採用這項粉末成形技術，並取得了明顯的成績。採用粉末軋制工藝技術，可由多種金屬(鐵、鎳、銅、銀、鈦和不鏽鋼等)粉末或其他合金粉末軋製成多孔的或緻密的板材、帶材、箔材、線材和管材，以及金屬與金屬或金屬與非金屬的組合材料。這些材料作為過濾和分離元件、消音、阻焰、電工和磁性材料以及耐磨和摩擦材料等，廣泛用於化工、電子、石油、機械、汽車、儀表、原子能和航天等工業部門。
分類
按照軋制過程的特點，粉末軋制可分為冷軋和熱軋兩種。
粉末冷軋包括粉末直接軋制和粉末粘結軋制兩種。前者是粉末在室溫下直接餵入軋輥間，連續地軋成坯帶。後者是先將粉末同一定比例的粘結劑混合製成薄的料坯，然後在軋機上軋成所需厚度的帶坯。
粉末熱軋是指將粉末加熱到較高溫度的軋制。這有利於改善粉末的塑性，降低軋制壓力，並可提高軋制速度，增加坯帶的密度和強度。
軋制生帶有三種方法：①金屬粉末直接軋制。即在室溫下通過裝料設備把金屬粉末直接餵入旋轉的軋輥間連續壓實成生帶。②粘結粉末軋制。即在金屬粉末中加入粘結劑製成薄坯，再送入粉末軋機軋成生帶。③金屬粉末熱軋。即在保護氣氛中把粉末預先加熱到一定溫度再行軋制。
粉末軋制原理
粉末軋制實際上是由粉末與軋輥之間的外摩擦力以及粉末體內摩擦力的作用，使粉末連續不斷地被咬入到變形區內受軋輥軋制的過程。軋制時粉末的運動過程可分為3個區域：粉末自由流動區，餵料區和變形區。在餵料區內，粉末受軋輥的摩擦被咬入輥縫內;在變形區內，粉末在軋輥壓力作用下由鬆散的狀態轉變成具有一定強度和密度的帶坯。要使粉末咬入輥縫必須滿足下式：
tanα<μ+ξ
式中α為咬入角，ξ為側壓係數，μ為粉末體與軋輥間的摩擦係數。μ的大小取決於粉末表面狀態、軋輥表面粗糙度和軋輥轉速;ξ與粉末的塑性、化學成分、顆粒形態和比表面大小、軋制氣氛和溫度等因素有關。影響軋制過程的參數有：粉末特性，軋輥直徑，縫隙大小，給料方式，軋制溫度和速度以及氣氛等。
軋制形式
按帶材出輥方向，粉末軋制可分為垂直軋制、水平軋制和傾斜軋制3種形式，其中垂直軋制套用較為普遍，且有一定的代表性。粉末軋機有兩輥的和四輥的。兩輥軋機的最大輥徑為900mm，軋制帶材最大厚度為10mm;四輥軋機的最小工作輥徑為10mm，可軋制出厚度為0.1mm左右的多孔薄帶材。粉末軋制可在常溫和加熱兩種狀態下進行。前 一種的主要工序包括軋制和生帶材燒結，但在製取緻密材料時，還須增加必要的精軋和退火。熱軋是將金屬粉末或多孔坯料在加熱狀態下進行軋制，它比較適合於製取緻密材料。
