【正文】 erials Science and Engineering 3. 實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。 )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 。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。 3) 粉末層各斷面上的外壓力與該斷面上粉末的實際斷面積受的壓力總和保持平衡。 （ 2） 特點 ☆ 典型的密度分布不均勻； ☆ 中性軸 位置：壓坯下端； ☆ H、 H/D增大，密度差增大； ☆ 模具結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率高； ☆ 適應(yīng)高度小、壁厚大的壓坯 Ps上沖壓力 Px下沖壓力 F摩擦力 中性軸 School of Materials Science and Engineering 2）雙向壓制 （ 1）壓制過程中陰模不動、上、下模沖 都 對粉末體施加壓力。 浮動壓力 Pf過大，中性軸下移，密度差增大。 （ 3）力平衡關(guān)系： Ps+Fx=Fy+Px 當 Fy=Fx時， Ps=Px；陰模壁與粉末間的摩擦力和芯桿壁與粉末間的摩擦力相等時，上下模沖壓力相等，壓坯密度最均勻． 問題： Fy=Fx，大小相等、方向相反，能否完全抵消？ School of Materials Science and Engineering （ 4）錯動壓制壓坯的分段平均密變差比單向壓制??；低密度層是一個斜面，比雙向壓坯強度高。 裝填系數(shù)： 壓坯密度與粉末松裝密度之比。 School of Materials Science and Engineering 一、壓坯強度的形成原因 巴爾申觀點： 粉末壓坯中顆粒之間的聯(lián)結(jié)力（壓坯強度）主 要來源于顆粒間的 機械嚙合力； 瓊斯觀點： 粉末壓坯中顆粒之間的聯(lián)結(jié)力（壓坯強度）主要 來源于相鄰顆粒表面上的 原子吸引力 一般觀點：兩者兼而有之，以機械嚙合力為主 School of Materials Science and Engineering 二、壓坯強度的表示 （ ASTM B 783， GB531985） ASTM： x x mm GB： 30 x 12 x 6mm w厚度， mm（ 6mm） t寬度， mm （ 12mm） L支點間距， mm （ ） P負荷， N School of Materials Science and Engineering （ JSPM469） ， 14目金屬網(wǎng)轉(zhuǎn)鼓試驗， 87rpm. 重量減少率： S =（ AB） /A x 100% 三、影響壓坯強度的因素 ： 顆粒硬度、表面粗糙度、比表面積、顆粒 形狀、表面氧化物及雜質(zhì)等； 、保壓時間 School of Materials Science and Engineering 第六節(jié) 影響壓制過程的因素 一、粉末性能的影響（自學(xué)） （一） 粉末物理性能 （二） 粉末化學(xué)組成 （三）粉末粒度及粒度組成 二、潤滑劑、成形劑的影響 （一）作用 （二）選擇 （三）用量 三、壓制條件的影響 （一）壓制方式 （二）工藝條件 四、壓制廢品分析 School of Materials Science and Engineering 提要 二、潤滑劑、成形劑的影響 （一）潤滑劑和成形劑的作用 潤滑劑： 降低粉末顆粒與模壁及模沖之間摩擦，改善密度 分布，減少壓模磨損，便于脫模。壓制前，需將其中的汽油或酒 精揮發(fā)。 彈性內(nèi)應(yīng)力： 顆粒間的斥力作用引起抵抗彈性變形的力。 分層主要是壓制壓力過高引起的！ 糾正措施： 裝料均勻；不過壓 (不超過應(yīng)有壓制壓力 )；增加壓坯強度。 2）帶法蘭的軸套，裂紋易產(chǎn)生在法蘭和主體的結(jié)合 部分，方向約為 45度。 （三）壓坯單重超差 School of Materials Science and Engineering （四）表面劃傷 壓坯表面劃痕稱為劃傷。 糾正措施 : 1) 采用硬質(zhì)合金模具， 2) 提高陰模的硬度，精度和光潔度； 3) 在陰模出口處作出一定長度的錐度； 4) 除去鐵粉中的微粉； 5）改善模具配合間隙。 3) 模具安裝的定位基準： 以陰模內(nèi)孔做