含铜镍的铁基合金的成形及力学优化设计

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摘要粉末冶金是一种材料利用率极高的生产工艺，几乎是一种净成形的工艺，并且能耗低，绿色环保，既可制造出传统工艺难以获得的材料，又能制造结构复杂的制品。单纯的铁基粉末不能满足所有制件的性能要求，因此需要在铁粉中添加合金元素，这有利于改变结构件性能，因此本文研究含铜镍的铁基合金的成形及铜、镍在烧结过程中作用。此外，粉末冶金产品及模具的设计也是实际生产中的一个重要环节，如今的模具和产品设计往往依靠工作者的经验，所以运用数值模拟手段来指导生产是一个节约成本和时间的有效手段，本文对一种VVT链轮的粉末成形过程的进行了模拟，对产品结构及模具进行了优化。42351

关键词粉末冶金压制铜镍数值模拟力学优化

毕业论文设计说明书外文摘要

Title Forming and mechanical optimum design of Fe-based alloy containing copper and nickel

Abstract Powder metallurgy is a kind technique with high material utilization ratio，which is almost a net shape forming and environmental protection process, and also the energy consumption is low. PM can obtain the material that can not be easy to make by traditional process. Also PM can produce complex structures of products. Fe- based powder alone cannot meet the performance requirements of all parts. Therefore, it is necessary to add alloy element in iron, which is conducive to change the performance of structure part, so this paper research the forming of Fe-based alloys containing copper and nickel and the effect of copper and nickel in the sintering process. In addition, powder metallurgy products and mold design is an important link in the production process. Now mold and product design tend to rely on the workers’ experience, so the application of numerical simulation to guide the production is a effective means that saves both cost and time. This paper simulates the forming of a VVT sprocket and optimizes the product structure and the mold.

Keywords Powder metallurgy Compaction Copper Nickel Numerical simulation

1 引言 1

1.1粉末压制过程 1

1.2 粉末冶金模具设计 3

1.3 粉末冶金链轮 4

1.4 有限元原理 4

1.5 力学模型 5

1.6合金元素 8

1.7研究内容 9

2实验 10

2.1实验材料 10

2.2试验方法 10

2.3性能测试分析12

2.4压制压力对烧结制品性能的影响 13

2.5 Ni元素对烧结性能的影响 14

2.5 Cu元素对烧结性能的影响 15

3链轮的压制模拟 17

3.1压制模具的模拟优化 17

3.2链轮结构的模拟优化 19

结论 22

致谢 23

参考文献24

1 引言

粉末冶金(powder metallurgy)是用粉末原料(金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物)，通过压制成形和烧结过程，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术[1]。粉末冶金是一种材料利用率极高的生产工艺，几乎是一种净成形的工艺，并且能耗低，绿色环保，同时许多高性能材料也只能通过粉末冶金工艺来实现制造，在材料制造领域占有重要地位。粉末冶金通过压制过程，将各种金属、非金属粉末压制成产品压坯，并且产品压坯的形状接近最终形状甚至就是最终形状，然后于保护气氛中在一定温度曲线下烧结，烧结温度低于主要成分组元熔点，烧结过程主要是固相烧结，有时也会有少量液相。烧结过程通过粉末颗粒间的冶金结合，使得零件获得所需要强度和物理性能。粉末冶金结构零件的主要优点是，适于大批量生产，节材、省能，少、无切削加工，也就是生产成本低，从而在汽车工业中获得了广泛应用。在设计粉末冶金零件结构及模具时应完整的考虑这些因素。