粉末压制过程中的摩擦与润滑
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二硫化钼在粉末冶金中的应用二硫化钼(MoS2)是一种常见的硫化物矿石,由钼离子(Mo2+)和硫离子(S2-)组成。
它具有层状结构,独特的摩擦特性和优异的机械性能,使其在粉末冶金中具有广泛的应用。
本文将探讨二硫化钼在粉末冶金中的应用,包括增强合金、减少氧化、改善润滑性和提高抗磨性等方面。
首先,二硫化钼在粉末冶金中常被用作增强剂。
粉末冶金是一种利用粉末材料制备金属零件的方法,通过将金属粉末压制成型,然后在高温下烧结成实体。
由于二硫化钼的高硬度和高抗磨性,将其加入到金属粉末中可以提高合金的力学性能,如硬度、强度和耐磨性。
此外,二硫化钼还可以改良合金的晶粒结构,细化晶粒尺寸,从而提高合金的强度和耐腐蚀性能。
其次,二硫化钼在粉末冶金中还可以用于减少氧化。
粉末冶金中的金属粉末在高温下容易与空气中的氧气反应,形成金属氧化物。
这种氧化反应会导致合金的性能下降和表面质量下降。
二硫化钼具有优异的化学稳定性,可以有效地抑制金属氧化,提高合金的氧化抵抗性。
因此,在粉末冶金中引入二硫化钼可以显著改善合金的抗氧化性能,延长合金的使用寿命。
此外,二硫化钼还可以用作润滑剂,改善粉末冶金过程中的润滑性。
粉末冶金中,金属粉末在压制和烧结过程中会发生摩擦和滑动。
如果没有适当的润滑剂,金属粉末之间会发生粘连和嵌合现象,导致成型困难和产品质量下降。
由于二硫化钼具有层状结构和低摩擦系数,可以在金属粉末之间形成一层光滑的互联层,有效降低金属粉末之间的摩擦系数,提高粉末冶金过程的润滑性能。
最后,二硫化钼还可以提高金属合金的抗磨性能。
粉末冶金制备的金属零件通常需具备出色的抗磨性能,以适应各种复杂的工作环境和高强度的摩擦条件。
二硫化钼作为一种固体润滑剂,在金属粉末烧结过程中能够均匀分布在金属基体中,并形成一层覆盖在金属表面的润滑膜。
这种润滑膜可以有效地减少金属表面的磨损和摩擦,提高合金的抗磨性能,并延长金属零件的使用寿命。
综上所述,二硫化钼在粉末冶金中具有广泛的应用。
粉末压制过程中的摩擦与润滑摘要:粉末成形过程中的摩擦行为是一个十分复杂的问题,受粉末和模具材料性能、粉末形状大小、模具外表状况、粉末与模具间相对运动速度、润滑剂特性、粉末和模具温度等许多因素的影响.摩擦造成了制品密度低、分布不均匀、模具磨损,影响了制品的性能、尺寸精度及其应用范围。
特别是复杂形状、厚度尺寸较大的粉末冶金制品,摩擦的存在极易造成制品的失效。
摩擦行为的复杂性使得对其进展准确的测定和表达比拟困难,加之这方面的研究不多,造成了进一步研究的困难.综述近几年国外对粉末成形过程摩擦现象的研究进展。
关键字:金属粉末;压制;摩擦模型;润滑一、粉末成形简介1、粉末成型:通过外力,把粉末或其聚集体制作成具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品。
2、成型目的:获得要求形状和尺寸,质地均匀,尽可能的致密,有一定强度的坯体。
通常又与最正确均匀化,致密化等联系在一起模压成形是最根本方法。
3、压制成型原理:机械压力连续地或屡次地通过压头传递到在模型中的粉末体上,在高压下粉末体致密化而形成具有一定形状、尺寸和强度的坯体[1]。
4、压制机理:a.颗粒重排:在低压时,颗粒发生重新排列而填充气孔产生严密堆积b.在较高压力下,引起颗粒的破碎,并通过碎粒的填充而致密。
在压力一定时,致密化能力决定于压制粉料颗粒的性质〔包括团聚体〕〔主要是物料颗粒的硬度〕。
c.塑性变形:在高压下,通过塑性形变填充空间,这时颗粒间的点接触变成面接触。
二、粉末压制过程2.1成形前原料准备2.1.1退火将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。
金属粉末退火的目的:a.氧化物复原,降低碳和其它杂质的含量,提高粉末的纯度;b.消除粉末的加工硬化,稳定粉末的晶体构造;c.防止超细粉末自燃,将其外表钝化[2]。
2.1.2混合a.混合:将两种或两种以上不同成分的粉末混合b. 将一样成分而粒度不同的粉末混合混合方法:机械法〔干混、湿混〕和化学法机械法:干混用于生产铁基制品;湿混用于生产硬质合金。
粉末冶金摩擦材料粉末冶金摩擦材料是一种新型的摩擦材料,它由金属粉末和其他添加剂通过一系列的加工工艺制备而成。
这种材料具有优异的摩擦性能和耐磨性能,被广泛应用于汽车、机械设备、航空航天等领域。
下面将从材料特性、制备工艺和应用领域三个方面来介绍粉末冶金摩擦材料。
首先,粉末冶金摩擦材料具有优异的摩擦性能和耐磨性能。
由于其特殊的结构和成分,使得其在摩擦过程中具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能,能够有效减少机械设备的能量损耗和零部件的磨损。
此外,粉末冶金摩擦材料还具有良好的耐高温性能和抗腐蚀性能,能够在恶劣的工作环境下保持稳定的摩擦性能,大大延长了机械设备的使用寿命。
其次,粉末冶金摩擦材料的制备工艺相对复杂,但是具有很高的可控性和灵活性。
制备过程主要包括原料的混合、成型、烧结和表面处理等环节。
在原料的选择和配比上,可以根据具体的应用要求来确定金属粉末和添加剂的种类和比例,从而调控材料的摩擦性能和耐磨性能。
在成型和烧结过程中,可以通过压制工艺和热处理工艺来控制材料的微观结构和力学性能,从而满足不同工作条件下的需求。
此外,表面处理工艺可以进一步改善材料的摩擦性能和耐磨性能,提高其在实际应用中的性能表现。
最后,粉末冶金摩擦材料在汽车、机械设备、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
在汽车领域,粉末冶金摩擦材料可以用于制造摩擦片、离合器、制动器等摩擦副零部件,能够提高汽车的能效和安全性能。
在机械设备领域,粉末冶金摩擦材料可以用于制造轴承、齿轮、润滑材料等零部件,能够降低设备的能耗和维护成本。
在航空航天领域,粉末冶金摩擦材料可以用于制造发动机零部件、飞机结构件等高温高载零部件,能够提高航空器的性能和可靠性。
综上所述,粉末冶金摩擦材料具有优异的摩擦性能和耐磨性能,其制备工艺具有很高的可控性和灵活性,有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和工业的不断发展,相信粉末冶金摩擦材料将会在未来发挥越来越重要的作用,为各行各业带来更多的技术创新和经济效益。
粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度与摩擦特性分析粉末冶金是一种重要的金属制造工艺,在各类机械设备中广泛应用。
其中,非圆齿轮是粉末冶金件的重要应用之一。
非圆齿轮的表面粗糙度及其与摩擦特性之间的关系对于其性能与运行效率具有重要影响。
本文将以粉末冶金非圆齿轮为研究对象,分析表面粗糙度与摩擦特性之间的关系。
1. 粉末冶金非圆齿轮的制造工艺粉末冶金是一种将金属粉末通过成型、烧结等工艺制造成零件的方法。
对于非圆齿轮的制造,一般采用压制-烧结工艺。
首先,将金属粉末与有机增容剂充分混合,形成可压制的混合粉末。
然后,将混合粉末放入模具中,进行压制成型。
最后,将成型件放入炉中进行烧结,使粉末颗粒之间发生固相结合,形成固体零件。
2. 表面粗糙度对非圆齿轮性能的影响非圆齿轮的表面粗糙度是指其表面未经加工前后的粗糙程度。
表面粗糙度对非圆齿轮的性能有着直接的影响。
首先,表面粗糙度会影响非圆齿轮的传动效率。
当表面粗糙度较大时,摩擦系数增大,从而导致传动效率下降。
其次,表面粗糙度还会影响非圆齿轮的噪声和振动特性。
表面粗糙度越大,噪声和振动特性越差。
因此,通过控制粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度,可以提高其传动效率和实现低噪声、低振动运行。
3. 表面粗糙度的测量方法对于粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度的测量,常用的方法有激光干涉仪、电流比色方法和光学测微仪等。
其中,激光干涉仪是一种常用的非接触式表面粗糙度测量方法。
它利用激光产生的干涉条纹对表面进行测量,可以实现对表面粗糙度的高精度测量。
电流比色方法则是通过表面的电流传导性质来测量表面粗糙度。
光学测微仪则通过光学原理对表面进行测量,可以获得表面的形貌信息。
4. 表面粗糙度与摩擦特性之间的关系表面粗糙度与非圆齿轮的摩擦特性之间存在着紧密的关系。
一方面,表面粗糙度越大,接触面积也会增大,从而增加摩擦力。
另一方面,表面粗糙度也会导致较大的摩擦系数,表面间的摩擦副所承受的摩擦力也会增大。
因此,表面粗糙度对于非圆齿轮的摩擦特性有着直接的影响。
名词解释露点:在标准大气压下,气氛中水蒸汽开始凝结的温度,是其中水蒸汽与氢分压比的量度。
碳势:某一含碳量的材料在某种气氛中烧结时既不渗碳也不脱碳,以材料中的碳含量表示气氛的碳势。
CIP:冷等静压,借助于高压泵的作用将流体介质压入耐高压钢质密闭容器,高压流体的静压力直接作用于弹性模套内的粉末体,依照帕斯卡原理使粉末体受到各个方向上大致相等的压力作用。
消除了粉末与模套之间的外摩擦。
密度分布均匀,同一密度所需压力较模压降低。
HIP:包套置于一具有发热元件的高压容器内,抽出缸内空气。
压入30—60Mpa 的氩气,加热至100Mpa左右,借助于高温、高压的联合作用使粉末体发生充分致密化,获得全致密、高性能P/M制品。
弹性后效:指压坯脱出模腔后由于内应力的作用尺寸胀大的现象。
合批:相同成分不同粒度的粉末的混合拱桥效应:颗粒间由于摩擦力的作用而相互搭架形成拱桥孔洞的现象内摩擦:粉末颗粒之间的摩擦烧结:烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。
液相烧结:烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程,即烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。
瞬时液相烧结:在烧结中、初期存在液相,后期液相消失。
烧结中初期为液相烧结,后期为固相烧结。
活化烧结:系指能降低烧结活化能,使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结体性能得以提高的烧结方法。
溶解-在析出阶段:对于固相在液相中具有一定溶解度的LPS体系由于化学位的差异,化学位高的部位将发生优先溶解并在附近的液相中形成浓度梯度,发生扩散并在化学位低的部位析出。
填空题1.对于存在溶解析出的液相烧结体系,化学位较高的部位是颗粒尖角处与细颗粒,而大颗粒表面和颗粒凹陷处是化学位较低的部分。
2.在粉末压制过程中,通过颗粒的滑动和转动实现粉末颗粒的位移。
3.在熔浸过程中,前期发生固相烧结,而后期发生液相烧结。
4.粉末压坯的强度受控于颗粒之间的结合强度、颗粒之间的接触面积和残余应力的大小。
第一章1.碳还原法制取铁粉的过程机理是什么?影响铁粉还原过程和铁粉质量的因素有哪些?答:铁氧化物的还原过程是分段进行的,即从高价氧化铁到低价氧化铁,最后转变成金属:Fe2O3→Fe3O4→Fe。
固体碳还原金属氧化物的过程通常称为直接还原。
当温度高于570°时,分三阶段还原:Fe2O3→Fe3O4→浮斯体(FeO·Fe3O4固溶体)→Fe3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 当温度低于570°时,由于氧化亚铁不能稳定存在,因此,Fe3O4直接还原成金属铁 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2影响因素:(1)原料①原料中杂质的影响②原料粒度的影响(2)固体碳还原剂①固体碳还原剂类型的影响②固体还原剂用量的影响(3)还原工艺条件①还原温度和还原事件的影响②料层厚度的影响③还原罐密封程度的影响(4)添加剂①加入一定的固体碳的影响②返回料的影响③引入气体还原剂的影响④碱金属盐的影响⑤海绵铁的处理制取铁粉的主要还原方法有哪些?比较其优缺点。
2、发展复合型铁粉的意义何在?答:高密度、高强度、高精度粉末冶金铁基零件需要复合型铁粉。
所谓复合型粉末是指用气体或液体雾化法制成的完全预合金粉末、部分扩散预合金粉末以及粘附型复合粉末。
还原法制取钨粉的过程机理是什么?影响钨粉粒度的因素有哪些?氢还原。
总的反应式:WO3+3H2====W+3H2O。
钨具有4种比较稳定的氧化物W03+0.1H2====W02.9+0.1H20 W02.9+0.18H2 ==== W02.72+0.18H20W02.72+0.72H2 ====W02+0.72H2O WO2+2H2 ====W+2H2O影响因素:⑴原料:三氧化钨粒度、含水量、杂质⑵氢气:氢气的湿度、流量、通气方向⑶还原工艺条件:还原温度、推舟速度、舟中料层厚度⑷添加剂3、作为还原钨粉的原料,蓝钨比三氧化钨有什么优越性,其主要工艺特点是什么?答:采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是可以获得粒度细小的一次颗粒,尽管二次颗粒较采用 WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。
粉末冶金齿条的干摩擦性能分析与优化摩擦是在两个物体表面接触时产生的相互运动阻力。
在机械设备的传动系统中,摩擦是不可避免的,对于粉末冶金齿条来说,干摩擦性能的分析与优化尤为重要。
本文将就粉末冶金齿条的干摩擦性能进行详细的分析,并提出相应的优化措施。
首先,粉末冶金齿条的材料选择对其干摩擦性能具有重要影响。
一般来说,粉末冶金齿条常使用的材料包括钢粉、铜粉等,并通过压制、烧结等工艺进行加工制备。
材料的选择应考虑其物理、化学性质,同时要兼顾材料的机械性能,如强度、硬度等。
此外,材料表面的光洁度也是重要因素之一。
光洁表面可以减小齿条与其他零部件之间的接触阻力,从而降低摩擦损失。
其次,齿条的几何形状对干摩擦性能的影响不可忽视。
齿条的齿形参数,如齿数、齿高、齿距等,都会对干摩擦性能产生影响。
较大的齿数及齿高可以增加齿条与其他零部件的接触面积,从而降低接触压力,减小摩擦力的大小。
较小的齿距则可以增加齿条的传动精度,避免因齿距过大而导致的不稳定摩擦现象。
此外,齿条的齿形设计应尽量光滑,避免出现锯齿状、锯齿渐开线等形状,以减小齿条与其他零部件之间的摩擦。
除了材料和几何形状,表面处理对粉末冶金齿条的干摩擦性能也有重要影响。
常用的表面处理方法包括镀层、涂层等。
镀层可以提高齿条的表面硬度和光洁度,并减小齿条与其他零部件之间的摩擦系数。
而涂层可以增加齿条的抗磨性和耐腐蚀性能,延长使用寿命。
此外,适当的润滑剂的选择和使用也可以改善粉末冶金齿条的干摩擦性能。
润滑剂的添加可以减小齿条与其他零部件之间的直接接触,降低摩擦力和磨损,提高齿条的传动效率。
粉末冶金齿条在使用过程中应注意定期添加润滑剂,以保持良好的摩擦性能。
最后,通过合理的使用和保养,也可以优化粉末冶金齿条的干摩擦性能。
合理的使用包括正确的安装、精确的调整和适度的负荷。
如果齿条的安装不当或调整不准确,会导致不良的摩擦状态,从而影响干摩擦性能。
适度的负荷能够保持齿条的正常工作状态,避免过大的负荷导致的摩擦增加。
压片机粘冲的原因及处理方法压片机粘冲(也称为压片机器粘团、粘涩、粘模等)是指在压制过程中药物粉末黏附在压模或压模装配部件上,导致不正常的片剂形成或运行不良。
压片机粘冲的原因主要有粉末与压模表面摩擦力增大、粉末与压模表面粘附力增大、粉末黏聚力增大等。
下面将逐一分析这些原因以及可能的处理方法。
1.粉末与压模表面摩擦力增大当压片机的压力增大或压片速度较快时,粉末与压模表面的摩擦力也会增大,可能导致粉末黏附在压模上。
处理方法如下:a.调整压力:合理调整压力大小,避免过大的压力造成过大的摩擦力。
b.调整压片速度:适当降低压片速度,减小粉末与压模表面的摩擦力。
c.使用润滑剂:在压模表面涂抹适当的润滑剂,减小粉末与压模表面的摩擦力。
2.粉末与压模表面粘附力增大粘附力增大也是造成压片机粘冲的原因之一、处理方法如下:a.调整粉末的含水量:当粉末含水量过高时,粘附力会增大,因此适量减少粉末的含水量。
b.调整粉末的颗粒大小:颗粒越小,表面积越大,与压模的接触面积也会增大,粘附力也会增大。
因此,可以增加粉末的颗粒大小,减小粉末与压模表面的粘附力。
c.使用表面处理剂:在压模表面喷涂适当的表面处理剂,减小粉末与压模表面的粘附力。
3.粉末黏聚力增大粉末的黏聚力增大也会导致压片机粘冲。
处理方法如下:a.调整粉末的成分:粉末的成分对黏聚力有着重要影响,可以通过调整粉末的成分来减小黏聚力,例如添加一定量的润滑剂等。
b.调整粉末的粒度分布:不同粒度的粉末会有不同的黏聚力,可以适当调整粉末的粒度分布,使其粒度分布更加均匀。
c.调整粉末的湿度:湿度过高时,粉末的黏聚力会增大,因此可以控制粉末的湿度在适宜的范围内。
除了上述原因和处理方法外a.调整压片机的温度:有些情况下,调整压片机的温度也可以起到减小粉末黏附的效果。
b.更换合适的压模材料:有时候压模的材料也会影响粉末的黏附情况,可以尝试更换合适的压模材料。
c.调整压片参数:适当调整其他压片机参数,如转速、填充度等,来改善粉末黏附问题。
温压金属粉末及润滑剂的摩擦性能试验研究的开题报告一、研究背景及意义:金属粉末冶金技术已经被广泛地应用于制造各种工业制品,例如机械、汽车零部件和电气设备等。
当然,在金属粉末成型过程中,润滑剂和温度分别被用来增强粉末的流动性和防止焊接。
润滑剂被认为可以改善粉末成形质量,并且通过改善流动性能提高成品性能。
温度可以在成形中降低成形压力,同时也会使得成形体的机械性能发生变化。
因此,在金属粉末成形过程中,温度和润滑剂的选择以及它们的使用量是非常关键的。
此外,粉末在模具中运动时也受到摩擦的影响,因此了解润滑剂和温度对金属粉末在成形中的摩擦性能的影响对于改进和优化金属粉末成形工艺至关重要。
二、研究目的:本文旨在系统研究润滑剂和温度对金属粉末在成形中摩擦性能的影响。
主要包括以下几个方面:1. 控制条件下,检测不同润滑剂和温度对金属粉末断裂强度的影响。
2. 比较套筒内不同条件下的本体转动阻力。
3. 研究润滑剂和温度对成形体力学性能的影响。
三、研究方法:本文的研究对象主要是温压金属粉末及润滑剂的摩擦性能。
测试方法主要包括:1. 使用不同条件下的装置和工艺条件进行温压制备成形体。
2. 测量并分析不同润滑剂和温度对成品力学性能的影响。
3. 使用测力计和扭矩传感器在不同条件下测量转动阻力。
四、预期结果:通过实验研究,我们期望得出以下几点结论:1. 润滑剂和温度对金属粉末成形的质量和力学性能有着显著的影响。
2. 不同润滑剂和温度下成形体的摩擦性能表现出明显的差异。
3. 该研究可以为金属粉末成形工艺的改进和优化提供依据。
五、论文结构:1.引言2.文献综述3.研究目的与方法4.实验结果与分析5.结论6.参考文献七、预计工期:本研究预计在九个月内完成,具体内容包括润滑剂和温度的选择,实验的设计、测量设备的选购以及数据的统计和分析等。
粉末压制过程中的摩擦与润滑摘要:粉末成形过程中的摩擦行为是一个十分复杂的问题,受粉末和模具材料性能、粉末形状大小、模具表面状况、粉末与模具间相对运动速度、润滑剂特性、粉末和模具温度等许多因素的影响.摩擦造成了制品密度低、分布不均匀、模具磨损,影响了制品的性能、尺寸精度及其应用范围。
特别是复杂形状、厚度尺寸较大的粉末冶金制品,摩擦的存在极易造成制品的失效。
摩擦行为的复杂性使得对其进行准确的测定和表达比较困难,加之这方面的研究不多,造成了进一步研究的困难.综述近几年国外对粉末成形过程摩擦现象的研究进展。
关键字:金属粉末;压制;摩擦模型;润滑一、粉末成形简介1、粉末成型:通过外力,把粉末或其聚集体制作成具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品。
2、成型目的:获得要求形状和尺寸,质地均匀,尽可能的致密,有一定强度的坯体。
通常又与最佳均匀化,致密化等联系在一起模压成形是最基本方法。
3、压制成型原理:机械压力连续地或多次地通过压头传递到在模型中的粉末体上,在高压下粉末体致密化而形成具有一定形状、尺寸和强度的坯体[1]。
4、压制机理:a.颗粒重排:在低压时,颗粒发生重新排列而填充气孔产生紧密堆积b.在较高压力下,引起颗粒的破碎,并通过碎粒的填充而致密。
在压力一定时,致密化能力决定于压制粉料颗粒的性质(包括团聚体)(主要是物料颗粒的硬度)。
c.塑性变形:在高压下,通过塑性形变填充空间,这时颗粒间的点接触变成面接触。
二、粉末压制过程2.1成形前原料准备2.1.1退火将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。
金属粉末退火的目的:a.氧化物还原,降低碳和其它杂质的含量,提高粉末的纯度;b.消除粉末的加工硬化,稳定粉末的晶体结构;c.防止超细粉末自燃,将其表面钝化[2]。
2.1.2混合a.混合:将两种或两种以上不同成分的粉末混合b. 将相同成分而粒度不同的粉末混合混合方法:机械法(干混、湿混)和化学法机械法:干混用于生产铁基制品;湿混用于生产硬质合金。
混料设备有球磨机、V型混合器、锥形混合器、酒桶式混合器、螺旋混合器等。
湿混介质要求不与物料发生化学反应,沸点低易挥发,无毒性,来源广,成本低,常用酒精、汽油、丙酮等[3]。
化学法:将金属或化合物粉末与添加的金属盐溶液均匀混合,或各组元全部某种盐的溶液形式混合,然后经沉淀、干燥和还原等处理而得到均匀布的化合物。
化学法用于制取钨-铜-镍高密度合金,铁-镍磁性材料,银-钨触头合金等混合物原料等。
2.13筛分筛分指把不同粒度的粉末通过网筛或振动筛进行分级,使粉末能够按照粒度分成粒度范围更小的级别。
2.1.4制粒制粒指将小颗粒粉末制成较大颗粒或团粒,目的是改善粉末的流动性。
添加剂指成形前在粉末混合料中添加改善成形过程的物质或造成一定孔隙的造孔剂。
如石蜡、合成橡胶、樟脑、塑料及硬脂酸盐等。
[4]2.1.5润滑a.模壁和模冲润滑在刚性模具中压制时,在模壁和模冲上涂润滑剂,目的是使压制的坯块与模具容易分离,但由于粉末体表面是粗造的,易刺穿涂在模壁上的润滑膜产生摩擦,增加压制力,损坏模具。
对润滑剂的要求:既要附着到金属表面上,还要不渗入到金属中。
润滑剂:硬脂酸、人造蜡、硬脂酸锌、硬脂酸锂b.粉末润滑粉末润滑指润滑剂与金属粉末混合,其优点是润滑剂不仅在模壁上,而且也在粉末颗粒之间。
粉末润滑的条件:将润滑剂磨成细粉、润滑剂的量取决与坯块形状、润滑时间:20~40min。
模壁润滑已取得专利,技术上是可行的;粉末润滑被广泛应用。
润滑的优点:减少压制压力,改善坯块密度分布,提高坯块密度;缺点:润滑剂在烧结过程中分解产生的气体从炉子的预热带逸出,使烧结时的保护气氛流速加快,使炉子的管理变得复杂[5]。
2.2压制过程金属粉末的行为2.2.1金属粉末压制现象压制指松散粉末在压模内经受一定的压力后,成为具有一定形状、尺寸、密度和强度的坯块。
压制过程中,粉末颗粒间发生相对移动,粉末颗粒将填充孔隙,粉末体体积减小,粉末颗粒迅速达到最紧密堆积。
粉末体在压模内受力后力图向各个方向流动,产生了垂直于压模壁的压力——侧压力,侧压力使压模内靠近模壁的外层粉末与模壁之间产生摩擦力摩擦力使接近加压端面部分压力最大,远离加压端面压力逐渐降低,压力分布的不均匀使坯块各个部分密度分布不均匀[6]。
图3-2压膜示意图1—阴模;2—上模冲;3—下模冲;4—粉末2.2.2粉末颗粒变形的三个阶段a.粉末的位移当施加外力时,粉末体内的拱桥效应遭到破坏,粉末颗粒彼此填充孔隙,重新排列位置,增加接触。
b.粉末的变形粉末体受压后体积明显减小,除第一阶段的位移外,又发生变形。
变形有弹性变形和塑性变形。
c.脆性断裂当施加的压力超过强度极限后,粉末颗粒碎裂成更小的碎片,使粉末接触更加紧密。
2.2.3外摩擦力摩擦力:粉末体在压制过程中,运动的粉末与模壁之间存在摩擦现象,摩擦产生的力称为摩擦力。
单向压制时,其方向与压制方向相反。
式中μ——摩擦系数。
外摩擦力(摩擦压力损失): 式中P ′——模底受到的力; P ——压制压力; H ——坯块高度;D ——坯块直径[7]。
侧摩擦P P μ=μξDH 'Pe P 4-=单向压制示意图 密度变化摩擦压力损失与坯块尺寸的关系:单向压制只有一个活动模冲,通常是上模冲动,下模冲不动。
坯块高度越高,坯块上下密度差越大,原因是摩擦压力损失的存在。
为了减小坯块上下密度差,单向压制只压制比较薄的坯块。
即或者压坯密度分布不均匀:用石墨粉作隔层的单向压制实验,各层的厚度和形状均发生了变化,由图可知在任何垂直面上,上层密度比下层密度大;在水平面上,接近上模冲的断面的密度分布是两边大,中间小;而远离上模冲的截面的密度分别是中间大,两边小[8]。
因为粉末体在压模内受力后向各个方向流动,于是引起垂直于压模壁的侧压力。
侧压力引起摩擦力,会使压坯在高度方向存在明显的压力降。
为了改善压坯密度的不均匀性,一般采取以下措施:1)减小摩擦力:模具内壁上涂润滑油或采用内壁更光洁的模具;2)采用双向压制以改善压坯密度分布的不均匀性;3)模具设计时尽量降低高径比。
1<D H 1<L H2.3粉末压制成形中的摩擦与润滑采用润滑剂的目的是使压制成形时压力分布均匀,并且在压制后容易脱模。
润滑剂可混合在粉末内或涂在模壁上。
压制成形中存在有几种不同类型的摩擦,它们都受到润滑剂的影响。
应认真选择润滑剂的种类及其添加数量。
粉末里混入润滑剂,会影响粉末的流动及其松装密度,同时也影响粉末混合。
粉末体中的摩擦受粉末材质种类、粉末粒度、粉末形状以及周围介质(如气体气氛)和温度的影响。
润滑剂在烧结的最初阶段被烧除[9]。
2.4粉末压制成形中出几种摩擦a.活动模冲与模壁的摩擦b.粉末颗粒之间的摩擦c.粉末颗粒与模壁间的摩擦d.粉末变形时颗粒内部的内摩擦e.脱模时压柸与模壁间的摩擦2.5粉末压制成形时影响压力损失酌因素a.粉末颗粒材料与模壁材料间的摩擦系数b.金属粉末颗粒数目,此数值是粉末粒度,粉末形状和粉末总量的函数c.模具材料的表面光洁度d.金届粉末颗粒的表面状态e.所采用的压制压力2.6金属粉末制成形中摩擦损失的测定2.6.1润滑荆目的:确保粉末颗粒间以及粉末与成形模具之间的润滑作用含量:为总重量的0.2—1%,效果:改善粉末的压制性,减少脱模压力,消除坯中的物理缺陷(开裂,密度不均匀等),减少工具磨损,消除模具内的擦伤;应用:粒状粉末,掺有帖结荆的骚末2.6.2粘结剂目的:改善粉末颗粒间的粘附,含量:1—6%(可包括添加的润滑剂),效果:增加压坯内的粘附力,消除压坯内的物理缺陷,应用:多孔压坯(成形压力妖),球形粉末,硬而无塑性的粉末或极细位度扮末(1—10Fa米),其它应用:细粉末的制粒,模压或挤压增塑荆(粘结剂含量5—20%)2.6.3混合方法细粉添加:干混(润滑剂),液体添加:在室温或高温下混合(含量较高的情况下),溶于溶液(水或有机溶剂)的添加剂,将溶剂蒸发后,粘结剂或润滑荆即混入残余物对烧结零件的影响残余物碳:影响物理、机械和化学性能,氧化物:影响操作性能(机械加工性能以及保持尺寸的性能)在炉子冷却区冷凝的残余物三、粉末颗粒的受力分析3.1粉末颗粒的受力分析粉末压坯是由大量颗粒构成的非连续体,其受力变形过程非常复杂。
目前已有一些定性描述,如Seelig 和Wulff 在1946 年认为,压制成形过程中,粉末颗粒在模具中的受力行为可以分为相互重叠的三个阶段[10]:1)粉末颗粒的重堆积或重排列(位移或滑动);2) 弹性和塑性变形;3) 断裂或破碎。
也有学者将其分为粉末颗粒的重堆积、塑性变形和粉体的整体变形等三个阶段。
通常在压制过程中,与上模冲接触部分的粉末密度首先增大,然后是半成品与模壁之间的摩擦增大。
在压制初期,粉末颗粒之间由于紧密化重排而导致摩擦增大;在压制后期则是由于粉末颗粒变形引起塑性流动而导致颗粒间摩擦增大,同时颗粒水平运动引起的模冲表面与粉末颗粒之间的摩擦亦增大。
摩擦力是除压制压力外影响粉末受力的最大因素。
在室温压制过程中,由于只有很少甚至没有粉末流动,摩擦力将抵消掉一部分模冲力。
粉末压制过程中涉及的摩擦力可以归纳为五类:1) 运动模冲与模壁之间;2) 粉末颗粒之间;3) 粉末颗粒与模具之间;4) 粉末颗粒变形过程中的内摩擦力;5) 脱模时模壁与压坯之间。
压坯与模壁之间的摩擦力,除了影响模具的振动特征外,还造成压制压力在压制方向上出现明显的压力降。
使得不同区域粉末颗粒的受力行为不相同,并导致压坯密度分布的不均匀,此外还影响脱模过程,导致脱模压力。
粉末颗粒之间的摩擦力,会对粉末的受力行为,特别是第一阶段的受力行为产生不利影响,从而影响粉体的致密化过程。
以上摩擦力导致压制压力的损失,损失量的大小决定于压制压力及粉末颗粒总体接触面积(粉末颗粒越小,总体接触面积越大)。
这部分损失的压制力在压制小零件时可以忽略,但在压制厚粗零件时应同时在零件上、下两方向加压以补偿摩擦损失。
压制速度不仅影响颗粒的摩擦状态和加工硬化程度,而且影响到空气从粉末颗粒间孔隙中的逸出状况。
当压制速度很快时,由于粉末体受冲击变形速度很快,当其变形速度大于粉末体因受力作用所发生的加工硬化速度时,粉末体变形便不受加工硬化作用的影响,致使压坯密度和强度有较大增加总的来说,快速压制对提高压坯强度有明显的作用。
粉末压制过程中,金属粉末受力行为的各个阶段对粉体致密化过程的贡献程度是不同的。
其中,粉末颗粒重排或滑动阶段的贡献最大。
粉末颗粒的塑性变形存在于致密化的全过程,特别是在进一步提高致密度方面有很重要的作用,但是伴随塑性变形而产生的加工硬化则会对致密化过程产生阻碍作用。
因此,凡是有利于粉末颗粒重排和塑性变形,并可降低其加工硬化率的因素,都有利于进一步提高粉体的致密化程度[10]。