【正文】 （ b） （ c） （ d） （ e） 壓制時粉末位移的形式 （ a）顆粒接近；（ b）顆粒分離；（ c）顆粒相對滑動； （ d）顆粒相對轉(zhuǎn)動；（ e）顆粒因粉碎產(chǎn)生移動 School of Materials Science and Engineering 影響壓制時粉末位移的因素 ? 顆粒間可用于相互填充的空間（孔隙） ? 粉末顆粒間摩擦 ? 顆粒表面粗糙度 ? 潤滑條件 ? 顆粒的顯微硬度 ? 顆粒形狀 ? 加壓速度 School of Materials Science and Engineering 2. 粉末顆粒的變形 ● 彈性變形 顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過其彈性極限，發(fā)生彈性變形。 ● 塑性變形 顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過其屈服極限，發(fā)生塑性變形。 ● 脆性斷裂 顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過其強(qiáng)度極限，發(fā)生脆性斷裂。 粉末的位移和變形，促使了壓坯密度和強(qiáng)度的增高 School of Materials Science and Engineering 3. 實(shí)際粉末位移變形的復(fù)雜性 ● 粉末的位移和變形與粉末本身性能有關(guān)； 不同粉末位移、變形規(guī)律不同 ● 粉末受力后，首先發(fā)生顆粒位移，位移方式多種多樣； ● 粉末顆粒位移至一定程度，發(fā)生顆粒變形，變形方式多樣； ● 位移和變形不能截然分開，有重疊； 位移總是伴隨著變形而發(fā)生 ● 粉末變形必然產(chǎn)生加工硬化 模壓成形不能得到完全致密壓坯 School of Materials Science and Engineering 壓制過程中粉末運(yùn)動示意圖 a）松裝粉末； b）拱橋破壞顆粒位移； c）、 d）顆粒變形； e）壓制成形后 ? a） b） c） d） e） School of Materials Science and Engineering 第二節(jié) 壓制過程中力的分析 單向壓制各種力的示意圖 一、正壓力、凈壓力、壓力損失 ( 壓制壓力的分配） ● 正壓力 : p， P（單位壓制壓力、總壓力） ● 凈壓力（有效壓力）： p， ， P1 ● 壓力損失： ?p， P2—克服內(nèi)外摩擦力， P = P1 + P2 ?p = pp， School of Materials Science and Engineering ? Blended powders are pressed into shapes in dies. ? Pressure distribution: School of Materials Science and Engineering 園柱型壓模中取小立方體壓坯為分析對象（徑向受力均勻）， 假定： ● 陰模不發(fā)生變形 ● 不考慮粉末體的塑性變形 x y z P 壓坯受力示意圖 二、模壓成形時的側(cè)壓力 ● 定義： 壓制過程中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯 的側(cè)面壓力稱為側(cè)壓力 （一）側(cè)壓力與壓制壓力的關(guān)系 School of Materials Science and Engineering 推導(dǎo) ppp ??? ???1側(cè)p側(cè) — 單位側(cè)壓力（ MPa）； p — 單位壓制壓力（ MPa）； ξ = γ /（ 1γ ） —側(cè)壓系數(shù)； γ—泊桑比 （二）側(cè)壓系數(shù) ● 定義 ： ξ = γ /（ 1γ ） = p側(cè) /p ：單位側(cè)壓力與單位正壓力之比 ● 影響因素 ? 泊桑比 γ— 材料本性（下表） ? 壓制壓力（壓坯密度） School of Materials Science and Engineering 材料 W Fe Sn Cu Au Pb γ ξ 表 不同材料的 泊桑比和側(cè)壓系數(shù) School of Materials Science and Engineering 注意幾個問題： ● 公式計(jì)算的側(cè)壓力是平均值，沿高度不同位置側(cè)壓力不等 ● 粉末體非流體， p側(cè) 總小于 p ● 研究側(cè)壓力具有重要意義 ? 估算摩擦力、壓力損失 ? 模具設(shè)計(jì)的需要 ? 解釋壓制過程中的一些現(xiàn)象 School of Materials Science and Engineering 三、外摩擦力、壓力損失 （一）外摩擦力 ● 定義： 粉末顆粒與陰模（芯棒）之間的摩擦力。 對比：內(nèi)摩擦力 —粉末顆粒之間的摩擦力 ● 外摩擦力 與壓制壓力的關(guān)系 式中， f 摩 — 單位外摩擦力（ MPa）； μ— 粉末與模壁的摩擦系數(shù)。 ppf ??? ?? 側(cè)摩School of Materials Science and Engineering （二）壓力損失 ● 定義： 用于克服外摩擦力而消耗的壓制（正）壓力。 ● 與壓制壓力的關(guān)系（ 推導(dǎo) ） 式中， p/ —模底受到的壓力（ N）； H為壓坯高度（ mm）； D為壓坯直徑（ mm） 考慮到消耗在彈性變形上的應(yīng)力，則： p1 —考慮彈性變形后模底受到的壓力 )4e xp ( DHPp ?????)8e xp (1 DHPp ????School of Materials Science and Engineering ? ? ? ?? ? 044 22 ???????????????????? dxDdppDpD xxxx ?????xx kp??04 ?? D dxkpdp xx ? D k d xpdpxx ?4??Dkxx epp /40 ???Balancing the vertical forces: which simplifies to introduce k (interparticle friction) or Integrating and using boundary conditions: 04 ?? xxD d p ??dx＝ 0 School of Materials Science and Engineering School of Materials Science and Engineering ● 壓力損失 ? P = P2 = PP1 壓力損失是造成壓坯密度 分布不均勻的根本原因；應(yīng) 盡量減少； 特定情況下可以利用外摩 擦力 ● 影響壓力損失的因素 ? 摩擦系數(shù) 181。 )8e xp (1 DHPp ????School of Materials Science and Engineering ? 側(cè)壓系數(shù) ξ ? 壓坯尺寸 H/D 對壓力損失（摩擦力）有明顯影響 H/D相同， D不同，達(dá)到相同的壓坯密度， 所需單位壓制壓力不同 小直徑壓坯需較高的壓制壓力（圖） School of Materials Science and Engineering 四、脫模壓力 ● 定義： 壓制壓力卸除后， 使壓坯由模中脫出所需的壓力 稱為脫模壓力 。 ● 脫模壓力與壓制壓力、粉末性能、壓坯密度和尺寸、壓模和潤滑劑等有關(guān)。 p脫 = 181。ξ p側(cè)剩 （單位脫模壓力） P脫 = 181。ξp側(cè)剩 S側(cè) （總脫模壓力） 鐵粉的脫模壓力與壓制壓力 P的關(guān)系如下： P脫 ≈ P 硬質(zhì)合金物料在大多數(shù)情況下： P脫 ≈ P School of Materials Science and Engineering School of Materials Science and Engineering 五、彈性內(nèi)應(yīng)力與后效 （ Springback） ● 彈性內(nèi)應(yīng)力：粉末體受壓后內(nèi)部產(chǎn)生的變形抗力（阻力） ● 彈性后效： 當(dāng)壓力去除，把壓坯從壓模中脫出，由于彈性內(nèi)應(yīng)力的松弛作用，粉末壓坯會發(fā)生彈性膨脹，稱為 彈性后效。 ● 計(jì)算： δ = ?L/L 0 x 100% =（ LL0） /L0 x100% δ —高度或直徑方向彈性后效； Lo 、 L— 卸壓前后壓坯直徑（高度） School of Materials Science and Engineering School of Materials Science and Engineering ● 影響彈性后效的因素 ?粉末性能 粉末成形性差，難成形，需高的壓制壓力，增加彈性后效 δ霧化鐵粉 δ還原鐵粉 δ電解鐵粉 細(xì)粉彈性后效高于粗粉： δ細(xì)粉 δ粗粉 ?壓制壓力 P較低時， P增加， δ增加； P較大時，