压制原理分析

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1、压制原理分析在常温下.以规定的装填系数,将金屈粉末送入阴模模腔中,通过模冲用压力机沿轴向把粉末压实成所需形状和尺寸的压坯.并用压力机将压坯脱出模具的工艺过程，称为模压成形，在这个过程中.通常由装粉、压制、脱模3各工步组成叫图2.1为最基本的压模结构.1・presstoree2.sleeve3.cavityblock图21压模结构Fig.2.1thesti-uctureofclie在装粉状态时.按照粉末松装密度•根据压坯高度.按装填系数在模腔中调整到规定的装粉深度.用送粉靴将粉末送入模腔。由于粉末颗粒间在松装状态卜一存在大址孔隙及空气阻

2、尼，易产生拱桥效应。在压制初始过程中，液压力使金属粉末在模腔中首先发生相对移动，孔隙Z间空气逐步向外逸岀，粉末颗粒间相互啮合.-些孔隙被填充.颗粒间进一步靠拢.接触面积增加,粉末体积明显减少•密度明显增加.在颗粒相互接触处产生弹性变形，此阶段密度随斥力的増加Ifu快速増加，而此阶段听需的外J）却很小:随着床力进一步提高，粉末颗粒将发生一定程度的駛性变形，以及脆性断裂，同时•与模腔壁接触的粉末在压力作用K与模壁产生摩擦.这种动摩擦随压制压力增大而增加.并对模壁横向产生-定的压力.为侧乐力.这种侧压力也使压坯内聚集了很大的内应力.并影响压

3、坯的脱模过程.由于这-阶段以颗粒的变形为忙要特征的•所需要的外力要比初始阶段粉末运动所需的力大得多【刘列凹.所以这一阶段的特征是密度随斥力増加很缓慢D/IJk制加后阶段，密度儿乎不随压力增加而变化.这是因为.在颗粒加工硬化严重以及接触区的而积很大的情况卜.外压力被刚性接触面支撐,故颗粒表面或内部残存的微小孔隙很难消除.爪制过程中的压制方式可分为三类：单项压制，在压制过程中阴模与卜模冲不动,只有上模冲加压成形:双向压制.压制过程中，阴模不动,上下模冲同时加压成形:浮动压制,卜模冲不动，上模冲加压的过程中,阴模或芯杆同时浮动,以实现双向加

4、压成形。在压制的过程中.会根据具体的零件要求设定加工工艺.采用多种压制方法。脱模是在压坯成形后进行.这时压制压力消除.但压坯仍停留在模腔内.在模冲上施加一定的脱模力将圧坯脱出。脱模力要克服压坯与模腔壁的静爍擦力及动摩擦力.使压坯脱出模腔。脱模后的压坯尺寸会增大.这种现象为弹性后效。脱模方式主要分为拉卜式脱模和顶出式脱模。2.2压制过程力分析及计算2.2.1压制压力计算⑴则压制压力是为获得所要求的压坯密度和强度施加到粉末上的外加总压力.也是选择压机的重要工艺参数，压制压力P(MPa)可按卜式计算：P=PS(2.1)式中卩一单位压制压力，

5、MPaS-压坯的受压横截而积.enF»在实际生产中.铁基材料的压坯密度在6.0~7.0g/cm3时.单位压制压力为400-70OMPa0铜基材料的压坯密度在6.4〜7.8g/cnF时，阻位压制压力为200-50OMPa.不锈钢材料的单位压制压力为700~S00MPa2.2.2单位压制压力与压坯密度关系单位压制压力与斥坯密度的关系，反映了压制过程中粉末体变形和达到所要求密度的规律。对于单位斥制压力与压制密度的定址关系的研究，是国内外粉末冶金成形用论研究的重要内容。我国粉末冶金工作者在1974~1976年期间，对铁.铜基粉末冶金材料的模压

6、成形进行了大址的实验研究后.提出了单位床制JE力P与压制密度产的指敌方程式.在忽略粉末与模壁Z间的影响时，对于确定的粉末，单位压制压力只取决于压坯的密度要求。不同种类的粉末.其单位压力与压坯密度的关系不同°这个结论已经在实践生产中应用[51[25]0对于大影数常见的铁基和铜基的压坯•其单位!£制压力与压坯密度呈以F指数关系卩】：(2.2)7=bp“式中；'一压坯密度，g/an3：。一常数.表示不同乐缩性能的粉末特性，压缩性越好.。值越小。一般情况卜,铁粉的&值为0.20-0.22；青铜粉的a值为0.16〜018-常数。表示在1OOMP

7、a单位压力时的压坯密度。将式(2.2)用对数形式表乐，为：In/=(7111p+lnbp3)从式(2.3)可存出，将乐坯密度产和单•位压力P収对数后■就成为线性关系，压坯密度变化规律如图22,每一种粉末只对应一种压制曲线.图22显示，粉末压制是-个连续不断的过程，为了保证压坯的致密化.确保压机的通用性,使用比例压力阀可以对压力进行合理的调节与控制.以适应不同质址的压坯。而普通的压力阀只能进行压力的阶越性变化,这样会引起压机的震动而不利于压坯密度的均匀化。图2.2粉末压力与密度关系曲线Fig.2.2tlieielatioiislupbe

8、tweenpowcleralicldensity2.2.3脱模压力计算⑸卩钊脱模压力也是成形设备的重要参数Z—•腹模JE力几计算公式为:式中f—粉末9模唯的静序擦系麵铁堪丿E坯单位床力在400-700MPa的范0闱时，f