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烧结零件为富有创造性和经济高效的设计方案提供的新的可能性。大量实践证明，生产几何形状复杂的零件时，使用粉末生产结构件比其他技术更具竞争力。
制造过程包括压制和之后的烧结。每天生产超过4000万个烧结部件用于多个行业应用。
对于生产烧结金属零件，少即是多。生产总更少的工艺步骤、机加工、材料和能源浪费加起来就是一个成本最低的解决方案。
烧结零件能提供的不止节约成本。他们可以用特定的材料来制造特定用途的零件，这对于其他制造技术来说是不可能的。
BRM供应各种铁基粉末可以确保为每个零件和工艺提供正确的解决方案。
产品开发和工业化的关键是材料、工艺和设计的结合。BRM可以与客户开发中心密切合作来实现这一点。
运用专业的材料知识来选择合适的粉末。
设计支持创造创新的PM应用。
确保最佳生产效率和质量的工艺。
汽车行业是烧结部件的主要应用领域，这些部件常见于变速器、发动机、地盘和排气系统中。
除了汽车行业，烧结部件在其他行业的应用也在逐渐增加，拥有巨大的潜力。使用粉末制造具有特殊功能的零件，如电动工具、家用电器、空调、电脑、割草机、锁和水泵。
汽车制造商和一级制造商面临的主要挑战是在优化燃油效率的同时最大限度地减轻重量和提高功率。同时该行业也在努力优化供应链来降低运营和投资成本。
如今，受益于粉末冶金技术的净成形优势和竞争力，几乎在每一个现代变速器、发动机、泵、转向系统、车身和底盘等中都可以找到由烧结PM材料制成的高性能结构部件。
成本效益、高精度和可重复性，以及最大的材料利用率、定制的特性、设计自由和可持续性，都是推动PM方案的优势。
压制和烧结是将粉末形成固体零件的过程，先压制后烧结。除粉末外，混合物中还有粘合剂、反絮凝剂和润滑剂。
粉末压制最适合具有二维几何形状和厚度薄的扁平零件。零件复杂性和厚度增加的问题是粉末颗粒的不均匀压实导致密度变化大，以及由于需要喷射压制压块导致的缺陷。
粉末压制是将粉末压制成几何形状，通常在常温下进行。这将制造一个紧凑的生坯。这种压实的未烧结的部件强度取决于压实性，可以使用粘合剂增强压实性。生坯可以徒手拆开，但也足够坚固。几何形状与最终零件的几何形状相似，但是在制造过程的烧结阶段会发生收缩，收缩必须进行计算。
粉末需求量基于粉末的堆积密度和最终成品的材料量。堆积密度是松散粉末本身的密度。测量粉末量时，堆积密度很重要，要计算润滑剂等添加剂的影响。例如，一个生坯中含有一定量的润滑剂和粘结剂，会增加额外的材料。在烧结过程中，这些润滑剂和粘结剂被烧掉，不再存在于零件中，这是一个必须要考虑的因素。
将一定的粉末注入模具中，模具填充率主要取决于粉末的流动性。容易流动的粉末可以以更高的速度浇注，浇注可以是一个自动化的过程。
一旦模具填满，冲头就会朝粉末移动，冲头向粉末施加压力，将粉末压实到正确的几何形状，冲压过程如图所示。
冲头和模具表面在粉末制造中很重要。冲头和模具之间必须存在间隙以便冲头在模具内移动。粉末颗粒可能会卡在该间隙中，导致机器移动出现问题。为了防止这种问题发生，极限应当设计得极低，通常小于0.001英寸。大多数冲头和模具由硬化工具钢制成，其表面在工具移动方向上经过研磨、抛光。更极端粉末加工的冲头和模具有碳化钨制成。
压制操作所需的力很大程度取决于材料。例如，压制铝粉需要叫小的力，而铁粉则需要较大的力。压制力还取决于粉末特性、添加剂和生坯的期望密度。在呀之中摩擦力阻碍颗粒的运动，润滑剂可以减少所需的压制力，是压制过程中颗粒分布更均匀。过量润滑会聚集在颗粒里的空间，组织粉末的压实。压制力是垂直于压制方向的零件区域上压力的函数。通常压力机是垂直的，应考虑零件的水平面。
工业粉末制造的力一般在10000磅/平方英寸（70MPa）和120000磅/平方英尺（800MPa）之间变化。这类零件大多较小（小于5磅），压力要求一般小于100吨。容量为几吨的压力机通常适合大多数粉末加工操作，而几千吨的液压机用于需要更大力量的工作。更复杂的零件可以使用多动压力机，需要调节冲压速度。更快地压实速度可以提高生产效率，但是速度太高，空气会被留在空隙中，阻止零件被正确压实。
零件的压实取决于压制过程中粉末颗粒的作用。当粉末首次填充到模具中时，其体积密度或松散粉末的密度。随着粉末的压缩，其体积减小，密度增加，直到达到生坯的最终体积和密度（生坯密度）。完全压制的零件仍将含有孔隙，生坯密度将低于材料的真实密度。
颗粒间孔隙和颗粒表面是粉末压制的重要考虑因素。 应避免粉末颗粒上的表面膜。 这些材料如氧化物在压制过程中会被擦掉并占据颗粒间空位，从而阻止零件的适当压实。 在粉末压制的第一阶段，通过单个粉末颗粒的重新排列来增加密度。 消除了空间和间隙，并且由于颗粒增加了密度。 这个初始阶段提供相对较低的阻力，粉末的密度随着施加的压力而迅速增加。 随着压缩进程，粉末颗粒之间的接触点作用力不断增加。颗粒之间的接触点处发生冷压焊，它有助于生坯的结构完整性，以便进一步加工。
第二阶段没有明确的起点，其特征在于颗粒的塑性变形，粉末颗粒接触点之间的应力导致材料变形。 接触面积增大，颗粒发生互锁和塑性流动，体积减小，密度继续上升。 材料的运动越来越受到摩擦和金属粉末加工硬化的阻碍. 与第一阶段不同，密度增加的速率将随着压力的继续上升而下降。 密度将继续增加，直到达到压制粉末的最大密度。
这个空间的大部分仍然是一个相互连接的孔隙网络，主要是开放孔隙。相对于施加的压力而言，密实的密度随不同的加工因素而变化。图中显示了压力和密实度之间的典型关系。
理想情况下，密度的增加会均匀地出现在整个压实过程。主要由于摩擦和零件的几何形状，密度的变化是粉末制造中的重要问题，并随着零件的复杂性而增加。润滑有助于减轻摩擦，在压实过程中提供更均匀的流动，注意避免过度润滑。另一种在压制的密实度上创造更均匀的方法是使用具有独立运动的额外冲头。粉末的多重动作压制是更复杂的零件的常见方法。
使用一个、两个或多个动作的粉末压制操作的设计原理是基于粉末压缩的方式。 粉末材料内压力小将导致该区域压实松和密度低。 粉末内的压力随着距离冲头表面的距离而减小。
使用粉末制造薄零件时（高直径与厚度比），可能不会出现问题。对于较厚的零件，相对于冲头的距离可能会发生显着的密度变化。为了缓解这种压实粉末内密度-压力变化的问题，通常使用两个相对的冲头。
粉末烧结是指将生坯的温度提高到一定水平，并在该温度下保持一段时间。烧结温度通常在粉末金属熔点的70%到90%之间，使压块中的粉末颗粒发生粘结。压制的未烧结部件通常具有结构完整性，烧结过程中的粘结增强了零件的强度。
在烧结过程中，单个颗粒结构消失，材料形成块状。常规烧结会进一步降低孔隙。除了体积减小，烧结会将生坯中相互连通的孔隙单独隔离出来。这些单独的区域成为封闭的孔隙，因为他们被切断了与外部环境的联系。烧结的特点是烧掉了粉末中的添加剂，这些添加剂用于早期加工阶段。消除不在需要的成分，如润滑剂，粘合剂和去絮凝剂，对于保持最终产品材料的纯度至关重要。除了增加零件的强度和密度外，烧结还增加了延展性、导热性和导电性。
在烧结过程中引起粘结的机制是多样和复杂的。发生粘合的主要机制被认为是扩散，机制将根据制造工艺因素和粉末特性而变化。
烧结过程中的键合机制是复杂和不同的，但是产生这种颗粒键合的主要驱动力被认为是由于表面积减少而减少的能量。具有更大表面积的粉末将具有更高的粘合驱动力，并降低这种势能。
在烧结过程中也发生不同金属粉末的合金化。烧结温度必须始终低于至少一种粉末成分的熔化温度。在某些情况下，烧结温度高于其中一种材料的熔点但低于另一种材料的熔点，这称为液相烧结。液相烧结可以消除孔隙率并生产具有优异材料性能的零件。
粉末烧结主要变量是时间、温度和炉内气氛。烧结温度通常为粉末熔点的0.7到0.9。烧结时间取决于制造工艺因素和材料，例如，钨的烧结时间相对较长。不同工艺和材料的标准工业粉末烧结时间从8分钟到10小时不等。
在粉末烧结过程中，受控的气氛是至关重要的。烧结过程中气氛的目的是控制渗碳和脱碳，防止氧化和清除现有的氧化物，防止不必要的化学反应，并协助烧掉添加剂。用于工业粉末加工的常见气氛是一氧化碳、离析氨、氢气、部分燃烧的天然气和惰性气体，如氩气或氦气。有时零件也在真空中烧结。真空烧结主要适用于难熔金属和不锈钢。
生料压片的烧结分三个阶段进行。首先，粉末压片要进行预热。预热将把部件提高到一个相对较低的温度，使添加剂燃烧掉。预热也将开始加强部件内的结合，为下一阶段增加其完整性。在第二阶段，温度被提高到烧结温度，并保持一定的时间，以达到所需的结合量。在第三阶段，当零件被允许冷却时，温度会降低。在冷却过程中，将工件保持在受控的炉内气氛中，对于防止工件与环境之间发生不必要的化学反应至关重要。
在工业粉末制造中，有两种类型的炉子，即批量炉和连续炉。在间歇式炉中，数量少的零件被放入炉中，经历整个烧结过程，然后被取出。连续炉提供流动生产，并有三个区域用于制造过程的三个阶段（预热、烧结和冷却）。一条移动的皮带带着连续的零件供应通过炉膛。热门可以快速打开和关闭，让零件通过，同时保持热量。皮带以准确的速度行驶，使零件在每个腔室中都有精确的时间。稳定的产品和高生产率使连续炉成为粉末烧结的最常见选择。虽然分批操作的炉子生产率较低，而且较少使用，但它们确实提供了对气氛的更多控制，从而提高了零件的纯度。真空气氛一般只能由间歇炉提供。
孔隙率是粉末加工材料的一个特征。在某些情况下，目标是减轻或消除孔隙。在其他情况下，则需要一定程度的孔隙率。如上所述，孔隙率存在于生坯中。生料压片中的孔隙率可以在一定程度上通过压片的压力水平来控制。如果压实物没有被完全压实，就会出现比完全压实时更多的孔隙率。事实上，在松散烧结中，粉末根本没有被压实，对于金属过滤器等特殊部件来说，可以实现非常高的孔隙率。
金属中孔隙率的测量通常被量化为材料中空隙的百分比。小于10%是低孔隙率，10%-20%是中等孔隙率，超过25%被认为是高孔隙率材料。压制后的绿色压片内的孔隙大多是相互连接的孔隙，其中的孔隙网络是向外部环境开放的。在烧结过程中，孔隙的体积减少，许多空隙与主要的孔隙网络和外部环境隔离开来。当孔隙被隔离在材料内部时，它们不再被视为开放孔隙，而是封闭孔隙。
浸渍是用液体填充金属中的孔隙。这方面的一个常见应用是生产自润滑部件，如轴承和齿轮。在这些情况下，粉末加工的部件通常被浸泡在热油中。零件通常按体积计算有10%-30%的油浸渍。有时，零件会被聚合物树脂浸渍，以防止其他物质进入孔隙或协助进一步加工。
渗透是用另一种熔点低于基础材料的金属来填充金属的孔隙。渗透金属被加热到高于其熔点但低于多孔金属部分的温度。液体金属被允许进入多孔网络并凝固，用固体金属填充孔隙。渗透可以产生具有特殊机械性能的部件。渗入铜的铁是制造业中这种工艺的一个常见例子。
如前所述，在粉末加工过程中，孔隙可能成为孤立的。相互连接的、开放的（非独立的）孔隙的数量是浸渍和渗透的关键因素。材料不能进入与外界环境隔绝的孔隙。开放孔隙的数量可以通过使零件饱和所需的液体量来衡量。
与大多数其他主要制造工艺一样，粉末冶金也经常需要对产品进行进一步加工。用粉末方法制造的零件的孔隙率是对此类零件进行二次加工或精加工的一个特殊因素。
粉末冶金学和锻造的结合能够生产出质量极高的零件。粉末制造的零件具有约15%-20%的孔隙率，然后进行热锻。通常情况下，锻造是无焰的。热锻消除了孔隙，提高了零件的密度。粉末加工零件的热锻还能形成均匀的锻打晶粒结构。通过锻造对粉末制造的零件进行二次加工，可以大大增强零件的机械性能。由于粉末成型将零件加工成接近净重的形状，所以锻造通常只需一个步骤。其他金属成型工艺，如轧制和挤压，也可以作为已压制和烧结零件的二次加工。这些工艺也可以是冷加工或热加工。
在工业制造实践中，对粉末冶金生产的零件进行加工是很常见的。机加工通常不用于去除大块材料，而是用于精细加工。某些特定的零件特征，如侧孔，不能通过粉末加工产生。在零件的压制和烧结过程中没有产生的特征可以通过机加工产生后者。粉末加工零件的一个常见问题是加工过程中使用的冷却剂和润滑液对零件的多孔结构产生了不必要的浸渍。为了解决这个问题，我们采用了一些技术，如干式加工和用其他材料进行渗透（或浸渍）。
上浆和压印是常见的精加工操作。施胶有时用于通过粉末工艺制造的零件，以使零件形成其最终尺寸。上浆只涉及到工件的一个小的、但精确的几何变化。虽然上浆可以用来提高几何精度，但冲压可以用来改善表面光洁度，并为粉末加工的零件增加细节。
可以对粉末加工产品进行热处理，前提是将工件的孔隙率作为制造过程中的一个因素进行计算。孔隙率增加会降低金属零件的导热性，导致其加热和冷却速度比其他情况下慢。
喷漆或电镀等表面工艺也被用于粉末加工产品的精加工。与其他二次加工和精加工一样，必须考虑作品的孔隙率。用于表面涂层的材料不应该被吸收到工件的多孔结构中。通常采用对多孔部件进行渗透和浸渍的方式来进行表面处理。
BRM是创新型粉末冶金材料应用以及推动粉末冶金市场的全球领导者。基于新的设计方法，结合先进的制造技术，我们能够提供和设计许多汽车行业的零件。
新的齿轮方案不进能满足OEM的性能和寿命要求，而且还有助于大幅缩短传统的齿轮制造供应链。由于净成形优势，PM齿轮技术减少了大多数加工过程，使制造成本显著降低。
同时还能实现一些技术优势，如减少齿轮重量和惯性、集成额外的实际功能、优化齿轮的齿根形状来减少结构性振动，从而减少齿轮噪音。
最大限度减少了工厂的占地面积，大量减少了加工液的使用，总体上减少了能源消耗。PM齿轮技术可以减轻重量，提高燃油的使用效率减少碳排放，是一种高度可持续性和高效的齿轮制造技术。
为了证明PM齿轮技术在现代汽车变速器中的使用情况并展示全部潜力，世界上第一台6速手动变速器的原型设计已经完成并进行了测试，这台车已经行驶了数千英里。
PM齿轮技术的成功需要对微观几何需求和系统设计能力的了解。我们丰富的齿轮材料疲劳试验数据是这方面的完美基础。
信任专业知识领导者
通过对现代变速器的了解和性能需求，我们的专业团队可以分析齿轮负载情况，并优化组件的宏观和微观设计需求，找到最合适的制造工艺和材料。通过PM齿轮技术开脱新的商机。
PM齿轮的重量和惯性小
基于PM的设计自由度和齿轮的设计分析，只在功能上需要的地方增加重量。在某些情况下，可以加入减轻重量的设计功能，在不增加额外成本的情况下实现减重孔。
可靠的材料数据
BRM进行了大量实验，包括接触应力、齿根弯曲和接触疲劳，满足工作寿命要求和最大限度发挥材料性能。
符合质量要求和清洁标准的高性能PM材料
作为粉末行业的领导者，不断突破材料和制造工艺的性能极限。稳定的工艺、大批量生产和质量管控保证了可重复使用的高质量粉末，实现材料的高水平性能。
优化齿轮应力和传动误差
在使用粉末冶金材料时，要通过微观和宏观几何尺度来设计。现有齿轮的简单模板无法优化齿轮的性能和噪音。我们可以帮忙修改齿轮的侧面和微观几何结构来取得更好的结果。
减少振动和齿轮噪音
随着现代传动系统混合化和电气化程度的提高。较高的内部阻尼和能量耗散增加对于粉末金属齿轮结构是有利的。PM齿轮比锻钢齿轮噪音小。使用PM齿轮技术可以改善换挡噪音、冲击噪音和NVH性能。
一站式PM齿轮开发和原型设计合作伙伴
BRM将自己的能力、产品创新和客服服务与世界领先的系统设计、齿轮加工、PM工具制造、PM压力解决方案、表面致密化技术、热处理等技术合作伙伴结合起来。
适当的热处理工艺
通过PM选择适当的热处理的处理工艺，确保PM齿轮的最佳性能。PM的热处理与锻钢不同，并不困难。一个量身定做的外壳轮廓和表面下的压应力对于最大限度提升产品性能非常重要。
PM齿轮更具可持续性
由于净成形优势、钢材原料回收、更低的能源投入、更高的材料利用率、减少加工操作、减少浪费等。PM齿轮技术最大限度地减少对环境、社会和经济的影响。
在POP中心，BRM开发新的PM应用和基础设施。在这里，BRM的专家和技术合作伙伴提供专业的材料知识和客户服务。
粉末技术可以创造一个充满机遇的世界。金属粉末的固有特性为定制方案提供了独特的可能性以满足各种要求。我们的目标是不断扩大金属粉末的应用范围，这就是粉末的力量。凭借我们在金属粉末技术的领先地位，BRM完全有能力来帮助您抓住这些机会。
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