其他金属材料成型技术 压制成形原理 压制成形原理.doc

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 26 其他金属材料成型技术课程 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 其他金属材料成型技术课程 装 粉 制作人：孙慧 淮遵科 陕西工业职业技术学院 一、装粉 1. 压制成形工艺 装粉 压制 脱模 结束 图1 压制成形工艺 2. 装粉计算 图2 压制和脱模时上模冲、下模冲和阴模的位置 压缩比 K = 装粉高度H粉/压坯高度H坯 = 压坯密度/松装密度 装粉高度H粉–压坯高度H坯 = 上模冲进入阴模的深度H上 两个台阶零件的装粉计算例题： 图3两个台阶零件的装粉量 公式： H粉1/H坯1 = 压坯密度/松装密度 H粉2/H坯2 = 压坯密度/松装密度 上模冲进入阴模的深度：H上= H粉2 - H坯2 范例： 松装密度 = 3.2g/cm3，压坯密度 = 7.2g/cm3 H坯1 = 10mm，H坯2 = 25mm K = 7.2/3.2 = 2.25 H粉1 = KH坯1 =22.5mm H粉2 = KH坯2 =56.3mm H上 = H粉2 -H坯2 =31mm 装粉要求：横截面不同的复杂形状压坯的密度必须均匀，即各部位的压缩比相同。在脱模过程中，密度不同的衔接处就会由于应力的重新分布而产生断裂或分层；压坯密度的不均匀也将使烧结后的制品因收缩不同造成变形也不同，从而出现开裂或歪扭。 3. 装粉方式 （1）落入法装粉 装粉前，下模冲下行复位；装粉时，装粉靴左右往复移动，粉末由装粉靴落下并充满模腔；装粉结束后，装粉靴向左退回。 图4 落入法装粉 （2）吸入法装粉： 装粉前，阴模、下模冲和芯杆处于脱模后的位置；装粉时，装粉靴位于阴模上方，下模冲下行，将粉末吸入模腔；装粉结束后，装粉靴退回。 图5 吸入法装粉 （3）多余装粉 装粉前，下模冲下行复位，芯杆下行至与下模冲齐平的位置；装粉时，装粉靴左右移动，填充模腔，当模腔充满后，芯杆上行至压制位置，装粉完成，装粉靴退回。 图6 多余装粉 （4）零腔装粉 装粉前，阴模、下模冲和芯杆处于脱模后的位置；装粉时，装粉靴位于阴模上方，阴模上行，使粉末充满模腔；装粉结束后，装粉靴退回。 图7 零腔装粉 （5）超满装粉 装粉前，下模冲下行至超满的装粉位置；装粉时，装粉靴左右移动，填充模腔，当模腔充满后，阴模和芯杆下行至装粉高度，装粉完成，装粉靴退回。 图8 超满装粉 （6）不满装粉 装粉前，下模冲下行复位；装粉时，装粉靴左右移动，填充模腔，当模腔充满后，阴模和芯杆上行一定距离，使粉末处于不满状态；装粉结束后，装粉靴退回。 图9 不满装粉 二、压制成形过程 1. 压制成形概念 装粉 压制 脱模 结束 图10 压制成形工艺 压模压制是将置于压模内的松散粉末施加一定的压力后，成为具有一定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。压制后粉末体的孔隙度降低；压制使粉末体堆积高度也降低，一般压缩量超过50%。 图11 压制示意图1—阴模 2—上模冲 3—下模冲 4—粉末 思考：为什么粉末压制后不能达到全面度？ 分析：由于粉末的变形强化效应，孔径减小时，引起粉末塑性变形所需的压力P迅速增大。所以，将孔剪到零，则需要无穷大的压力，在高度致密化的压坯中，一个孤立小孔在可行压力下，无法被消除。 2. 压制成形过程 （1）粉末的位移 粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成拱桥孔洞的现象，称为拱桥效应（架桥现象）。在压力作用下粉末颗粒发生相对位移，填充孔隙，颗粒重排，压坯密度随压力增加而急剧增大。 图12 粉末的位移阶段 （2）粉末的变形 图13 粉末的变形阶段 粉末颗粒填充孔隙后，开始发生弹性变形和塑性变形，随着压力的增高，颗粒横截面不断增大，孔隙进一步缩小，从而使粉末密度也随之增大。 注：位移和变形不能截然分开，位移总是伴随着变形而发生。 塑性材料的压缩变形 塑性材料是指δ≧5的材料，如铜、铅、锡等材料。 图14 低碳钢压缩时应力-应变曲线图 图15 低碳钢压缩时的变形 低碳钢是塑性材料，抗压能力非常强，所以最后会被压扁，虽然失效但是不会断裂，所以无法测定其压缩强度极限。塑性金属粉末压缩变形初期为弹性变形，当应力超过屈服强度时，粉末颗粒开始塑性变形；塑性材料抗压能力非常强，所以颗粒越压越扁，横截面不断增大，孔隙进一步缩小，从而使粉末密度随压力增高而增大。 图16 粉末颗粒压缩时的变形 脆性材料的压缩变形 脆性