冶金材料范例

摘要:以粉末冶金摩擦材料为依据，设计一种冷压成型的脱落模具。首先对压坯件进行压制前工艺分析，经过计算采用单向压制工序。采用阴模向下移动，下模冲在液压缸作用下向上顶出压坯的顶出方式。该模具与传统模具相比无废料产生，合理利用资源，节约了成本。

关键词:粉末冶金;脱落模具;压坯

20世纪80年代后，我国一些主要的粉末冶金企业先后从欧美等国家引进了粉末冶金制作设备和制造技术［1］，通过对设备吸纳和改进极大地促进了我国粉末冶金模具的技术进步，使我国的粉末冶金制造技术水平有了显著的提高［2］。之后我国一些高校开设与此相关的课程为该技术的普及及发展打下了坚实的基础，并且企业也对此技术进行改进，为该技术的实践创造有利条件。

1粉末冶金模具设计原则

粉末冶金模具设计的合理性在很大程度上决定了模具零件的基本特性，模具设计的不合理也会造成不同程度的生产困难和安全事故，如坯件的开裂、模具容易损坏、劳动强度大等［3－5］。基于以上问题，总结粉末冶金模具设计的基本原则为:(1)粉末冶金模具必须使压坯符合规定的形状、尺寸、精度及密度分布。(2)粉末冶金模具应该能够满足生产需求和使用寿命，应当便于操作、安全可靠、尽量能实现自动化生产，并且需要合理设计模具结构，正确选择模具材料，使其满足要求。(3)粉末冶金模具结构和材料选择时应当考虑经济效益。在良好经济效益的前提下，保证模具满足加工坯件要求。模具设计尽量考虑通用零件和通用模架的使用，以提高设计的效率。

2摩擦材料模具设计和材料选择

在制作高密度零件的时候，常常需要用到热处理等工艺。这样既增加了成本又限制了零件的形状和尺寸。一般来说密度、形状和精度三者的关系为:低密度的零件精度可以要求相对高点，形状可以较复杂点;高密度零件精度要低点，复杂程度要有所降低，同时还要注意压力中心的问题。所谓压力中心问题是压坯与阴模外形的压力中心，模冲承载板与压力机的压力中心相重合。否则就会产生不必要的弯曲，情况较轻时，产生配合间隙不对称，模冲会划伤模壁，较重时，模冲可能会断裂。本次设计的摩擦片的压力中心为几何中心。

摘要：通过对于现阶段地球环境的分析可以看出，在世界范围中我们国家环境破坏情况是比较严重的，如今我们国家开始增强对于环境保护工作的重视，不过因为我们国家国土比较广阔，人口数量比较多，经济发展速度比较快，所以对于资源的消耗以及对于能源的消耗会持续增加。现阶段环境保护工作高度重视环境保护工作，由于冶金机械制造企业大部分都是比较普通的大型消耗，所以会造成一定程度的污染，并且有关的冶金机械的绿色设计以及制造很难满足绿色环保的要求。为了解决所存在的问题，本文对于冶金机械的绿色设计以及制造进行了详细的分析，并且充分明确冶金机械开展绿色设计以及制造的重要程度，最后就是解释了冶金机械怎样开展绿色设计以及制造。

关键词：冶金机械；绿色设计与制造；环保

引言：

一般情况下，冶金机械都是在野外工作，所以工作环境比较差，而且在使用这些机械时候会消耗大量的能源，所以会严重影响到附近环境，而且在使用这些机械的过程中会产生较多的噪音，并且会产生尾气，所以会严重影响到我们国家的空气质量。我们国家的冶金机械在和一些发达的国家有关的冶金机械进行比较能够看出，我们国家的冶金机械对于环境的影响是比较大的，并且需要较多的能源。现阶段我们国家大部分的冶金机械生产制造行业还没有生产出绿色环保的冶金机械，一般情况下就是按照普通的冶金机械来开展设计工作以及制造工作，这样冶金机械在运行的时候会消耗较多的资源，并且在保护环境的时候需要消耗较多的资金，这样也很难保持可持续发展，如此能够充分显示出绿色环保冶金机械的重要程度。

一、冶金机械的绿色设计和绿色制造的含义

冶金机械的绿色设计和制造中的绿色显示出对于冶金机械来说不仅需要重视机械的一般功能，而且也需要重视机械所存在的各种功能，使用时间，机械的实际性能以及有关的制造成本这些方面。并且也需要高度重视冶金机械制造以及使用对于环境以及资源的影响，这样才可以使得绿色设计以及绿色制造能够及时实现，而且能够满足可持续性发展的需求，使得冶金机械得到更加可靠的发展。通过比较可以看出，绿色设计以及制造有着明显的优势，并且可以显著增加冶金机械的使用时间，在被使用的过程中，能够充分显示出所存在的价值，并且能够进行回收利用，防止出现资源浪费的情况，这样对于环境保护工作来说是比较重要的。针对现阶段冶金机械生产过程中的高能耗、高污染的特点，完成对冶金机械的绿色设计，可以尽可能的降低冶金生产过程中对矿产资源的消耗，转变原有冶金生产模式，在有限的资源供给下，获取最多金属资源，达到提高资源利用效率。再根据冶金生产的基本需求，合理的对冶金机械的噪声进行控制。结合原材料的回收和再生，尽可能的制作再生金属，降低原材料对环境的不利影响。通过冶金机械绿色设计，可以使得冶金行业能够减少的成本，控制污染排放，其最终目的是达到零排放的效果，进而使得冶金企业产能水平得到提升，积极推动冶金行业符合低碳环保的需求，对推动冶金行业的可持续发展具有积极的推动作用。

二、冶金机械绿色设计以及制造的重要性

摘要：

在政府大力发展绿色经济的背景下，有针对性的对钢铁冶金机械设计进行绿色化的改进也显得十分必要，这是有效降低其生产过程中的污染、浪费等问题的有效举措。资源紧张、污染严重是当代社会发展较大的阻碍，如何强化钢铁冶金机械设计的绿色性能需要技术人员的深入研究与大胆创新。以下本文将简单分析落实绿色钢铁冶金机械设计的必要性，重点就绿色钢铁冶金机械设计的特点及关键技术展开详细的论述。

关键词：

绿色设计；钢铁冶金机械设计；关键技术；特点

1落实绿色钢铁冶金机械设计的必要性

冶金行业与工业、建筑业之间联系密切，从冶金行业发展至今，生产中的污染问题长期得不到妥善的解决，较为常见的问题有粉尘污染、噪音污染、生产设备损耗率过高等，在市场经济的发展中利益最大化的经营目标会在一定程度上影响经营者的决策，落实绿色钢铁冶金机械设计能够将绿色设计理念、绿色材料、绿色能源等融入到机械设计中，从而达到绿色化生产的目的。

2绿色钢铁冶金机械设计的特点及关键技术

摘要：主要针对绿色冶金与环境保护的相关问题进行了讨论，希望能够通过绿色冶金更好地利用资源，减少环境污染问题，发展循环经济，促进我国经济的可持续发展。

关键词：绿色冶金环境保护策略

1开展绿色冶金的重要意义

冶金行业的发展通常需要消耗大量的能源和资源，而且在实际生产过程中会产生大量的废水、废气以及其他固体废弃物，对周边环境产生严重的污染与破坏，如果不能对这些产生的废物进行及时的处理，会导致生态环境的急剧恶化，还会提高冶金生产行业设备发生故障的概率。因此，必须加强对绿色冶金活动的重视，开展绿色冶金是冶金行业持续稳定发展的必由之路。其次，随着社会竞争和市场竞争的日益激烈，我国绝大多数传统产业都面临着转型升级的难题[1]。目前，我国很多冶金企业存在产业化单一落后的现象，长期以来，冶金行业的发展并没有充分重视节能降耗工作以及环境保护工作，普遍延续着以往高消耗以及高能耗的发展路线，严重影响企业的可持续发展。随着我国对环境保护工作重视程度地不断加深以及可持续发展路线的贯彻落实，在冶金行业中应用绿色环保的技术势在必行。另外，绿色技术在冶金行业的广泛应用可以更好地适应时代和行业发展的潮流，当前保护环境已经成为人们在日常生活和工作中所关注的重点问题。绿色技术在冶金行业的重点应用可以更好地符合当前时代的需要，实现科学发展贯彻环境友好型的理念，对于我国建设生态文明社会有良好的促进作用[2]。

2绿色冶金的原则

在开展绿色冶金的过程中，需要遵循节能减排资源可回收利用以及闭环原则，尽可能地减少冶金行业发展过程中造成的污染与破坏。在进行冶金相关产品设计期间，相关设计人员需要考虑产品是否具有可回收的性质，对具体使用的材料进行系统的分析，保证材料性质的同时，尽可能地提高材料的利用效率，从而可以避免对周边环境产生严重影响，还可以从长远的角度提升冶金企业的经济效益。其次，在绿色冶金工程项目开展过程中，还需要尽可能地使用清洁的能源，最大限度地实现废弃物的重复利用。另外，在设计当中一定要符合闭环的具体原则，在这个生命周期中，冶金工程项目需要和绿色特征相符合，这样才会使得资源的利用效率以及质量得到提高，要求冶金产品在设计、运输、制造、使用、销售和废气处理等环节均符合绿色设计的原则[3]。

3绿色冶金与环境保护的相关对策

摘要：主要针对绿色冶金与环境保护的相关问题进行了讨论，希望能够通过绿色冶金更好地利用资源，减少环境污染问题，发展循环经济，促进我国经济的可持续发展。

关键词：绿色冶金环境保护策略

1开展绿色冶金的重要意义

冶金行业的发展通常需要消耗大量的能源和资源，而且在实际生产过程中会产生大量的废水、废气以及其他固体废弃物，对周边环境产生严重的污染与破坏，如果不能对这些产生的废物进行及时的处理，会导致生态环境的急剧恶化，还会提高冶金生产行业设备发生故障的概率。因此，必须加强对绿色冶金活动的重视，开展绿色冶金是冶金行业持续稳定发展的必由之路。其次，随着社会竞争和市场竞争的日益激烈，我国绝大多数传统产业都面临着转型升级的难题[1]。目前，我国很多冶金企业存在产业化单一落后的现象，长期以来，冶金行业的发展并没有充分重视节能降耗工作以及环境保护工作，普遍延续着以往高消耗以及高能耗的发展路线，严重影响企业的可持续发展。随着我国对环境保护工作重视程度地不断加深以及可持续发展路线的贯彻落实，在冶金行业中应用绿色环保的技术势在必行。另外，绿色技术在冶金行业的广泛应用可以更好地适应时代和行业发展的潮流，当前保护环境已经成为人们在日常生活和工作中所关注的重点问题。绿色技术在冶金行业的重点应用可以更好地符合当前时代的需要，实现科学发展贯彻环境友好型的理念，对于我国建设生态文明社会有良好的促进作用[2]。

2绿色冶金的原则

在开展绿色冶金的过程中，需要遵循节能减排资源可回收利用以及闭环原则，尽可能地减少冶金行业发展过程中造成的污染与破坏。在进行冶金相关产品设计期间，相关设计人员需要考虑产品是否具有可回收的性质，对具体使用的材料进行系统的分析，保证材料性质的同时，尽可能地提高材料的利用效率，从而可以避免对周边环境产生严重影响，还可以从长远的角度提升冶金企业的经济效益。其次，在绿色冶金工程项目开展过程中，还需要尽可能地使用清洁的能源，最大限度地实现废弃物的重复利用。另外，在设计当中一定要符合闭环的具体原则，在这个生命周期中，冶金工程项目需要和绿色特征相符合，这样才会使得资源的利用效率以及质量得到提高，要求冶金产品在设计、运输、制造、使用、销售和废气处理等环节均符合绿色设计的原则[3]。

3绿色冶金与环境保护的相关对策

目前，社会不断发展，经济水平不断提高，工业先关产业作为主要的部分也应该引起重视。也希望通过对钢材的化学检测分析和相关的研究能够提高原材料的使用率、检测效果等，为冶金行业的健康发展与运行创造有利条件。但在冶金企业的日常运行当中，由于生产能力不足，在加上整体规模偏小，给钢铁材料的化学检测造成了负面影响，难以在行业的健康发展中起到作用。

1冶金企业钢铁材料检测设备的优势分析

（1）多方向、多元素的组建分析检测技术，在钢材实际的分析过程中，除了利用仪器分析还可依据材料本身的特点进行多元素分析，同时在直读光谱法的作用下，将被检测材料的元素组成分析出来，便可大幅提高设备的化学检测效率。（2）在设备的检测过程中，最大的优势体现在智能化与多功能化等方面。检测初期通过仪器分析一般就能直接呈现检测结果的自动化及其相关功能，这些优势都帮助冶金企业在钢材检测方面的整体水平。（3）通过分析大多数冶金企业钢材检测的方式，利用仪器进行分析，可实现综合性且多功能的处理检测数据，除了将仪器分析的多功能性展现出来之外，材料检测的方式也不断增加。

2冶金企业钢铁材料化学检测研究

2.1仪器的选择

冶金企业对钢材进行检测时，采取离子检测技术，比如电感耦合技术，可促进钢铁材料化学检测效果的显著提升，并确保检测过程的规范完成。以下为所选设备：电子天平、摩尔超纯水机及ThermoICAP6300。选择的试剂有优级纯硝酸、超级纯盐酸、氩气、1mg/mL的硫、铬、锰、磷、硅标准溶液。

2.2检测方法

摘要：随着我国科技的深入发展，科技已经逐渐作用到了各个生产发展领域中，并且促进了各个行业的发展，改进了各行各业的发展生产技术，使得我们的生活更加高效便捷。而冶金行业也不例外，随着我国基础建设行业的发展，冶金行业也逐渐出现在人们的视野中，并且人们逐渐将基础建设工程和冶金行业相融合，形成冶金建筑行业，而其施工方法和技术也与一般的基础建设不太相同，所以我们还需要不断改进冶金建筑行业的建筑方法和手段，提高冶金建筑行业的效率，进而促进冶金建筑工程的管理和施工。

关键词：冶金建筑工程；施工；管理

随着我国科技经济的发展，人们越来越意识到基础建设为社会带来的生产效益，所以我们也逐渐加强了我国的基础建设工程，同时，在科技的推动下，我们的生产已经不在拘泥于人工生产，逐渐走向机械化生产，这也使得我国的生产效益逐渐上升，经济发展也越加迅速。可是，随着我国生产机械化的程度越来越高，很多企业的效益却在逐渐下降，导致很多企业逐渐放弃了更加先进的自动化机械装置，使得我国的冶金建筑工程效率日益下降，所以，我们必须对现有的冶金建筑工程体系进行改革，促进工程的顺利进展，提高冶金建筑技术，进而促进冶金建筑的发展。

1浅谈冶金建筑工程的特殊之处

我国原有的建筑行业十分简单，只有最基础的一些基层工程，随着近几年的发展，人们逐渐将冶金行业融入进了建设工程中，而我们现在所熟知的冶金建筑工程行业是由多个方面组成的，并不是单纯的建筑行业，比如，冶金建筑工程行业包括机电，土木建设等，使得冶金建筑行业的使用范围越来越广泛。也越来越受到基础建设企业的欢迎。相较于原有的建筑工程，冶金建筑工程行业的难度和冗杂性比建筑工程要高很多，所以我们在冶金建筑工程行业中所需要的技术要求也很高，不仅对于施工人员有着较高的要求，对于施工环节也有着较高的要求，而工程管理方面也需要专人进行督察负责，所以，冶金建筑工程行业需要在施工开始前做好工程的整体规划，进而提高冶金建筑工程的整体效率。就建筑行业来说，企业效益是促使建筑行业发展的主要原因，所以，在进行冶金建筑工程的施工时，企业效益往往需要考虑进工程项目中，这也在一定程度上阻碍了冶金建筑工程行业的发展。

2冶金建筑工程的施工过程控制

就原有的建筑工程行业来看，虽然施工过程庞大而冗杂，可对技术的要求却不是很高，因为我国很多的基础建设工程施工技术大同小异，而冶金建筑工程则不同，它对于施工技术和工程管理都有着较高的要求，所以我们需要提前对施工中可能存在的问题做好一切准备，准备完善的施工流程，加强工程的整体控制。

温压

温压是，在120～150℃温度范围内，将由适量的粘结剂与润滑剂系统和铁粉或低合金钢粉组成的预混合粉压制成形的一种压制工艺。温压最初是将预混合粉与压制的模具都加热到上述的温度范围;在这些温度下，由于铁的压缩屈服强度减低，伴随着润滑软化，在接近PFD的密度情况下，在阴模内产生似等静压，从而使生坯达到了较高密度。值得注意的是，一般添加的润滑剂数量为0．6%;因此，可得到较高的PDF。温粉压制结果表明，整个零件的密度较均匀，而且，和粉末冶金压制相关的中和区最小化。这种中和区减小是一种优势;因为密度的均匀性增大，意味着零件内部的性能较均一，对低密度区和其对最终零件使用性能的影响较少。

1)温压对生坯与烧结件的密度和力学性能的影响:温压可使粉末冶金零件的生坯与烧结件的密度分别增高0.10g/cm3、0.25g/cm3。图3示添加0.6%石墨的FD-0405扩散合金化粉预混合粉的生坯与烧结件的密度的改进结果。温压在较低压力下，可将生坯密度增高较大;其达到了在常规压制时，于较高压力下达到的密度。在较高的压制压力下，阴模型腔中的预混合粉已接近PFD;因此，进一步增高压力时，生坯密度将不会再增高，实际上可能产生过压，并使粉末冶金零件形成微小分层。图4（略）汇总了用常规与温压压制工艺，在410～690MPa的压制压力范围内，压制的扩散－粘结材料的横向断裂强度(TRS)的结果。表3中汇总了由各种预混合粉组成，温压的烧结件的力学性能。温压适用于所有的铁与低合金钢粉的混合粉。烧结件密度增高的多少取决于材料系统和随后的零件加工处理。添加铜的预混合粉在烧结时发生胀大，这对温压工艺无益;因此，认为对于含铜的预混合粉，不适于采用温压压制。在Donaldson等进行的试验研究中［10］，将温压的粉末冶金零件，于871℃下进行了预烧结，随后在高达690MPa的压力下，于室温下进行了二次压制(整形)。二次压制后，在1120℃或1260℃下进行了烧结，制得的烧结件的密度达到了7.5～7.6g/cm3。当与密度为7.4g/cm3的烧结件相比较时，这些密度较高的烧结件，横向断裂强度增高了约15%;更重要的是，冲击能量增高了50%～80%。这些研究证明，对于温压零件，采用二次压制/二次烧结(DP/DS)工艺生产，可显著增高粉末冶金材料的力学性能。这类零件的综合力学性能等同于韧性铸铁和切削加工的碳钢锻件的性能。

2)增高生坯强度：温压工艺的较次要优势是，可增高零件压坯的生坯强度。生坯强度的增高，是由于粉末颗粒变形较大和在温压中使用的独特粘结剂与润滑剂发生的最佳协同作用。生坯强度值的增高，是在密度显著低于PFD值水平下实现的(见图5)。这些数据表明，由于温压可增高生坯密度，其在应用于密度较低的零件时，可减小零件的损坏或零件易碎特征部分的碎裂。由于温压可增高生坯强度，从而使着可对生坯进行切削加工。在汽车变速器的粉末冶金换档拨叉的大量应用中，一直在采用生坯切削加工生产［13］。零件压制成形后，于生坯状态下进行铣削加工，这可减小零件的整个生产成本。用钼预合金化钢粉+2%Ni+0．5%石墨+0．6%润滑剂的预混合粉温压后的生坯，通过钻削试验，进行了切削性研究。这项研究证明:在高速与高进给比的切削条件下，可得到令人满意的生坯表面粗糙度;另外，将标准钻头的几何形状从标准的90°横刃钻头改变为135°分裂点钻头，可改进切削表面的粗糙度。在确定生坯切削加工参数之前，建议先进行试验，检验钻头的几何形状、切削速度及切削进给比的效果。粉末冶金零件的生坯切削加工和烧结硬化相结合，可为零件设计者在零件设计与材料选择上提供较大的灵活性。

温模压制

关于用一次压制/一次烧结(SP/SS)得到较高生坯密度的第二个较新的方法是，仅只对模具加热，而不对粉末进行任何预热，将阴模加热到60～70℃温度范围之内。和温压工艺一样，为将密度比常规的预混合粉压制增高0.05～0.15g/cm3，这种工艺也综合有粘结剂与润滑剂技术。和温压工艺一样，除了增高生坯与烧结件密度之外，此生产工艺还可以减少扬尘，改进流动性及增大阴模的充填量。这些因素都可以增高粉末冶金零件的一致性和质量。图6示用常规压制、温压及温模压制可得到的生坯密度的比较。温模压制的优势在于，可增高密度(0.05～0.15g/cm3)、附属设备较少及可减小粉末的损耗。不足之处有:由于传递到粉末中的热量有限和润滑剂的总含量较低，零件的高度最高不大于25mm［16］;要增高密度，压制压力需要＞550MPa。对于温热粉末/温热阴模的方法来说，这种零件高度的限制，似乎不是问题，已经成功地生产出了高度高达63.5mm的零件。这两种温压工艺的生坯密度增高，都是依靠对粉末进行加热和减小添加于预混合粉中的润滑剂的数量。就这一点而言，减小预混合粉中润滑剂的含量时，润滑剂必须使着易于脱模;因此，润滑剂都是能满足压制方法要求的独特配方。

模壁润滑