【正文】 、開裂的主要原因之一 School of Materials Science and Engineering 一、壓坯密度隨壓制壓力的變化規(guī)律（定性描述） （一）理想的壓制曲線 第 Ⅰ 階段： 顆粒位移，填充孔隙 壓力增加，密度快速增加 滑動階段 第 Ⅱ 階段： 壓力續(xù)增加， 壓坯密度增加不明顯 平衡階段 第 Ⅲ 階段： 壓力超過一定值， 壓力升高，壓坯密度繼續(xù)增加 顆粒變形階段 第三節(jié) 壓制壓力與壓坯密度的關系 School of Materials Science and Engineering 粗顆粒、軟顆粒、 低成形速度 細顆粒、硬顆粒、 高成形速度 p ρ （二）實際粉末的壓制曲線 （圖） 2. 實際粉末壓制時，三個階段相互重疊，不可截然分開： 位移階段有變形， 變形階段有位移 3. 粉末性質(zhì)不同，某一階段的 特征可能不明顯或特別突出。ξ p側(cè)剩 （單位脫模壓力） P脫 = 181。 ● 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。 ● 與壓制壓力的關系（ 推導 ） 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 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。 對比：內(nèi)摩擦力 —粉末顆粒之間的摩擦力 ● 外摩擦力 與壓制壓力的關系 式中， f 摩 — 單位外摩擦力（ MPa）； μ— 粉末與模壁的摩擦系數(shù)。 ● 脆性斷裂 顆粒所受實際應力超過其強度極限，發(fā)生脆性斷裂。m）： 3460 還原 W粉（ ）： 5000 School of Materials Science and Engineering （三） 粉末體在壓制過程中的（位移）變形規(guī)律 ? 較低壓力下首先發(fā)生位移，位移形式多樣 （ a） （ 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 顆粒所受實際應力超過其彈性極限，發(fā)生彈性變形。 一次孔隙 （ 顆粒內(nèi)部孔隙 ） 二次孔隙 （ 顆粒之間孔隙 ） 拱橋效應產(chǎn)生的孔隙 School of Materials Science and Engineering School of Materials Science and Engineering 粉末體高的孔隙率使其受力后易于發(fā)生重排 School of Materials Science and Engineering 2. 粉末顆粒良好的彈塑性 制粉過程中，粉末一般都經(jīng)過專門處理 還原、退火 → 消除加工硬化、表面雜質(zhì)等 3. 粉末體較高的比表面積 主要作為燒結(jié)動力，對壓制也有影響。 實例： Fe 理論密度 g/cm3 ，松裝密度一般為 23g/cm3； W 理論密度 g/cm3 ，中顆粒 W粉松裝密度 34g/cm3 ， 細顆粒 W粉松裝密度 ∠ 3g/cm3。 5. 粉末體受力壓制，顆粒之間的接觸面積隨壓制壓力增大而增大，兩者間存在一定的定量關系。 4. 粉末體受力變形時，局部區(qū)域的實際應力遠高于粉末體受到的表觀應力（表觀壓制壓力）。 ，僅通過固體質(zhì)點本身變形，粉末體變形包括粉末顆粒的變形，還包括顆粒之間孔隙形態(tài)的改變，即顆粒發(fā)生位移。 School of Materials Science and Engineering 三、 粉末體在壓制過程中的變形 （一） 粉末體受壓力后的變形特點（與致密材料受力變形比較） 1. 致密材料受力變形遵從質(zhì)量不變和體積不變，粉末體壓制變形僅服從質(zhì)量不變。 壓坯密度不均勻?qū)号髂酥廉a(chǎn)品性能有十分重要的影響。 但是粉末體非流體，側(cè)壓力小于正壓力！ School of Materials Science and Engineering 3. 隨粉末體密實，壓坯密度增加，壓坯強度也增加。 School of Materials Science and Engineering 模壓成形 PM產(chǎn)品實例 —電動工具零件 School of Materials Science and Engineering 模壓成形 PM產(chǎn)品實例 —汽車發(fā)動機用粉末燒結(jié)鋼零件 School of Materials Science and Engineering 模壓成形 PM產(chǎn)品實例 —汽車變速箱粉末燒結(jié)鋼零件 School of Materials Science and Engineering 連桿 School of Materials Science and Engineering 二、金屬粉末壓制過程中發(fā)生的現(xiàn)象 圖 124 粉末壓制示意圖 1— 陰模 Die 2—上模沖 Top（ upper） punch 3—下模沖 Bottom（ lower） punch 4— 粉末 Powder School of Materials Science and Engineering 鋼模 壓制 粉末 的 基本 過程 粉末混合料 稱量、裝模 壓制 卸壓 脫模 粉末壓坯 Powder mix Weighting，filling Compacting pacts School of Materials Science and Engineering 粉末壓制過程中發(fā)生的現(xiàn)象 1. 壓制后粉末體的孔隙度降低，壓坯相對密度明顯高于粉末體的相對密度。 School of Materials Science and Engineering ● 成形方法的一般分類 冷法 石膏模 常壓冷法注漿 加壓冷法注漿 抽真空冷法注漿 等靜壓成形 isostatic（ hydrostatic） pressing 粉末壓制成形 （ 鋼模壓制 ） pacting， briquetting， pressing ————普通成形 注漿成型法 熱法 （ 熱壓注法 ） ：鋼模 粉末連續(xù)成形 粉末軋制 粉末擠壓 （ 可塑成形 ） 噴射成形 熱成形及高能率成形 —— 成形燒結(jié)同時進行 特殊成形 School of Materials Science and Engineering ? 按成形過程中有無壓力： 有壓（壓力）成形、無壓成形 ? 按成形過程中粉末的溫度： 冷壓（常溫）成形、溫壓成形、熱成形 ? 按成形過程的連續(xù)性： 間歇成形、粉末連續(xù)成形 ? 按成形料的干濕程度： 干粉壓制、可塑成形、漿料成形 ● 成形方法的其他分類 School of Materials Science and Engineering 成形壓模的基本結(jié)構 ? 模壓成形是最重要、應用最廣的成形方法！ ? 本章有關成形原理的討論以模壓成形為基礎！