第四章 粉末压制 材料成型技术基础
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粉末冶金材料的成型一、压制成型基本规律压模压制是指松散的粉末在压模内经受一定的压制压力后,成为具有一定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。
当对压模中粉末施加压力后,粉末颗粒间将发生相对移动,粉末颗粒将填充孔隙,使粉末体的体积减小,粉末颗粒迅速达到最紧密的堆积。
粉末压制时出现的过程有:颗粒的整体运动和重排;颗粒的变形和断裂;相邻颗粒表面间的冷焊。
颗粒主要沿压力的作用方向运动。
颗粒之间以及颗粒与模壁之间的摩擦力阻止颗粒的整体运动,并且有些颗粒也阻止其他颗粒的运动。
最终颗粒变形,首先是弹性变形,接着是塑性变形;塑性变形导致加工硬化,削弱了在适当压力下颗粒进一步变形的能力。
与被压制粉末对应的金属或合金的力学性能决定塑性变形和加工硬化的开始。
例如,压制软的铝粉时颗粒变形明显早于压制硬的钨粉时的颗粒变形,最后颗粒断裂形成较小的碎片。
而压制陶瓷粉时通常发生断裂而不是塑性变形。
随着压力的增大,压坯密度提高。
不同粉末压制压力与压坯密度之间存在一定的关系。
然而,至今没有得到令人满意的压坯密度与压制压力之间的关系。
建立在实际物理模型基础上的一些关系,仍然是经验性的,因为其中使用了与粉末性能无关的调节参数。
更准确地应当使用给定粉末的压制压力与压坯密度之间关系的图形或表格数据。
二、粉末的位移粉末体的变形不仅依靠颗粒本身形状的变化,而且主要依赖于粉末颗粒的位移和孔隙体积的变化。
粉末体在自由堆积的情况下,其排列是杂乱无章的。
当粉末体受到外力作用时,外力只能通过颗粒间的接触部分来传递。
根据力的分解可知,不同连接处受到外力作用的大小和方向都不一样。
所以颗粒的变形和位移也是多种多样的。
当施加压力时,粉末体内的拱桥效应遭到破坏,粉末颗粒便彼此填充孔隙,重新排列位置,增加接触。
可用图4.9所示的两颗粉末5种状态来近似地说明粉末的位移情况。
图4.9 粉末位移的形式三、粉末的变形粉末体在受压后体积明显减小,这是由于粉末体在压制时不但发生了位移,而且还发生了变形。
(完整word版)粉末压制成型粉末压制成形(powder pressing)在压模中利用外加压力的粉末成形方法.又称粉末模压成形。
压制成形过程由装粉、压制和脱模组成。
粉末压制成形的内容包括粉末压制理论、粉末压坯、粉末压制模具和粉末压制压力机4个方面.压制成形过程中,颗粒间以及颗粒与模壁间存在的内、外摩擦引起压力损失使压坯各部位受力不均,因此压坯密度分布不均匀。
不均匀的程度与选用的压制方式有关。
基本的压制方式有单向压制、双向压制、浮动压制、拉下式压制和摩擦芯杆压制5种。
(1)单向压制。
阴模与芯杆不动,上模冲单向加压。
此时,外摩擦使压坯上端密度较下端高,且压坯直径越小,高度越大,则密度差也越大。
故单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
(2)双向压制。
阴模固定不动,上、下模冲从两端同时加压,又称同时双向压制。
若先单向加压,然后再在密度较低端进行一次反向单向压制,则称为非同时双向压制,又称后压。
这种方式可以在单向加压的压力机上实现双向压制。
双向压制时,若两向压力相等则低密度层位于压坯中部;反之,低密度层向低压端移动。
双向压制的压坯密度分布较单向压制的均匀,密度差减小,适用于H/D≥2或H/T≤6的零件。
(3)浮动压制。
下模冲固定不动,阴模由弹簧、汽缸或油缸支撑可上下浮动。
压制时对上模冲加压,随着粉末被压缩,阴模壁与粉末间的摩擦逐渐增大。
当摩擦力大于弹簧等的支承力(浮动力)时,阴模与上模冲一同下降,相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用。
浮动压制中除阴模浮动外,芯杆也可浮动,这时的密度分布同双向压制。
若阴模浮动,芯杆不动,则压坯靠近阴模处近似双向压制,中部密度最低;压坯靠近芯杆处类似上模冲下移的单向压制,最下端密度最低。
浮动压制适用于H/T≤6或H/D≥2的零件.(4)拉下式压制。
又称引下式压制、强动压制。
压制开始时,上模冲被压下一定距离,然后与阴模一同下降(阴模被强制拉下)。