【正文】 生坯過(guò)程的添加劑 , 使用成型劑，目的在于促進(jìn)粉末顆粒變形，改善壓制過(guò)程，降低單位壓制壓力。 ? 種類 ：硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋁、硫磺、二硫化鉬、石墨粉、機(jī)油、合成橡膠、石蠟、松香、淀粉、甘油、樟腦、油酸。 （ 3）對(duì)混合后的粉末松裝密度和流動(dòng)性影響不大，除特殊情況外，其軟化點(diǎn)應(yīng)當(dāng)高，以防止由于混料過(guò)程中溫度升高而軟化。 壓制工藝過(guò)程 ? 稱料 容積法：利用陰模型腔的容積確定裝料量。 Q=Vd致 （ 1θ） K （ K=） ? 裝料 對(duì)壓坯的尺寸、密度的均勻性、同心度和掉邊掉角等有直接影響。 行程控制：壓機(jī)上設(shè)高度限位塊、油缸活塞調(diào)整、模柱限位、控制油壓 機(jī)壓力。 ? 脫模 脫模壓力： F=μ靜 P側(cè)剩 S側(cè) 一般為壓制壓力的 10%~30% 壓制工藝參數(shù) ? 加壓速度 加壓速度指粉末在模腔中沿壓頭移動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)速度。壓制原則是先快后慢。在最大壓力下保壓適當(dāng)時(shí)間，可明顯增高壓坯密度。 167。角的整齊界面。分層主要是壓制壓力過(guò)高引起的。 裂紋與分層的區(qū)別： 第一，裂紋出現(xiàn)的部位很不一致，它可能在棱角出現(xiàn)，也可能在其他部位出現(xiàn)。 第三，裂紋可以是明顯的，也可是顯微的，甚至是隱裂紋，若不做破壞實(shí)驗(yàn)，往往不易發(fā)現(xiàn)。 產(chǎn)生原因是：料粒過(guò)硬、料粒過(guò)粗、料粒分布不均、壓制壓力低。 另外，還有壓坯表面拉毛、壓坯尺寸誤差或單重不準(zhǔn)、壓坯強(qiáng)度不夠、壓坯密度嚴(yán)重分布不均等缺陷。 34 壓制成型方法 ?壓力機(jī)法 ?離心成型法 :利用把粉末裝入模具并安裝在高速旋轉(zhuǎn)體上由中心向外側(cè)的離心力進(jìn)行成型的方法。 ?等靜壓成型 :借助高壓泵的作用把流體介質(zhì)（氣體或液體）壓入耐高壓的鋼體密封器內(nèi)，高壓流體的靜壓力直接作用在彈性模具內(nèi)的粉末上，粉末體在同一時(shí)間內(nèi)在各個(gè)方向上均衡地受壓而達(dá)到密度分布均勻和較高強(qiáng)度的壓坯。 ?粉末軋制法 :將金屬粉末由料斗直接裝入特殊的軋輥軋制成板帶，接著連續(xù)通過(guò)預(yù)燒爐，再繼續(xù)通過(guò)第二組軋輥、熱處理爐和第三組軋輥等多次通過(guò)爐子和軋輥，最后加工成金屬帶材的方法。借助毛細(xì)管現(xiàn)象只將粉漿中的液體吸收到模具材料中，剩下的粉末固化后即可送到下面的燒結(jié)工序。 ?高能成型法（爆炸成型法） 金屬注射成形 (Metal Injection Molding ,MIM) ? 定義 :是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料注射于模型中的成形方法。聚合物將其粘性流動(dòng)的特征賦予混合料，而有助于成形、模腔填充和粉末裝填的均勻性。 ? 設(shè)備 :1合模裝置 , 2注射裝置 , 3機(jī)架 第四章 粉末冶金模具設(shè)計(jì) ? 167。 42粉末冶金 模具分類 ? 167。 44模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 ? 167。 46不等高制品成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 ? 167。 48典型模具結(jié)構(gòu)及壓模零件尺寸計(jì)算 167。 42 模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 ?使用粉末的松裝密度和流動(dòng)性 ：松裝密度直接決定模具的高度，流動(dòng)性的好壞影響自動(dòng)下料的時(shí)間。 ?彈性后效和燒結(jié)收縮率 ：需注意的是粉末性能參數(shù)、混合工藝、壓件單重、壓制速度、保壓時(shí)間等都影響彈性后效。 ?此外，還需了解產(chǎn)品技術(shù)要求、產(chǎn)量大小、壓制設(shè)備的壓力、工作臺(tái)尺寸、行程高度、速度、和自動(dòng)化程度等。 在壓坯形狀確定后，要根據(jù)壓坯的形狀、高度和直徑的比值，生產(chǎn)批量，壓機(jī)特點(diǎn)來(lái)選擇壓制方式和壓模結(jié)構(gòu)類型。 模具的強(qiáng)度和剛度，不僅關(guān)系到操作安全，而且直接影響坯件的精度和生產(chǎn)成本。 包括總裝配圖、零件圖，圖中應(yīng)標(biāo)注尺寸、公差和形位公差等加工要求。 43 等高制品成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 ? 特點(diǎn) :粉末在壓制過(guò)程中沒(méi)有側(cè)向運(yùn)動(dòng)，粉末的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為直線壓縮。 (2)壓制有內(nèi)孔的制品時(shí)，成型模的內(nèi)腔截面輪廓線應(yīng)與制品截面輪廓線相同，但沖頭的截面形狀應(yīng)與制品截面形狀相同（不包括芯桿）。 壓縮比相同或相近 壓坯各橫截面上的粉末得到相同或相近的壓縮比 為保證壓坯各橫截面上的粉末得到相同或相近的壓縮比，要求各個(gè)模沖的移動(dòng)距離不同，即 L=H粉 h坯 =（ K1） H粉 /K。 壓制速率相同 單位時(shí)間內(nèi)粉末被壓縮的體積與原粉末體積的比相等 保證壓坯密度分布均勻和防止裂紋產(chǎn)生 (在壓制的最后瞬間，壓坯橫截面變化處的粉末橫向流動(dòng)，形成滑移面，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋 )。 壓制不等高壓坯的 特點(diǎn) ，先壓縮裝粉高度較大的粉末區(qū)，待壓到與低區(qū)沖頭相同高度時(shí)再同時(shí)壓縮整個(gè)壓坯能夠減小粉末的橫向流動(dòng)。 167。 2．壓坯的彈性后效（ t）：用壓坯徑向或軸向的膨脹量同膨脹前壓坯的徑向或軸向尺寸的百分比來(lái)表示。 4．精整余量（△ Z）：在設(shè)計(jì)壓模尺寸時(shí)留有適當(dāng)?shù)木嗔?，通過(guò)在精整過(guò)程中壓坯產(chǎn)生的少量塑性變形，來(lái)消除燒結(jié)過(guò)程中引起的變形，提高表面光潔度和尺寸精度。機(jī)加工余量不宜留的太大，也不宜太小。 6．復(fù)壓裝模間隙（△ b）：如進(jìn)一步提高產(chǎn)品密度，以獲得更高的機(jī)械物理性能。裝模間隙的大小應(yīng)根據(jù)壓坯尺寸大小合理選擇，一般為 ~。 具體的計(jì)算方法 如下 : 13 1 1mmPPmm?? ??預(yù) 側(cè)（ ）（ ） （ ）3 22 2 22 112Pr mr E m r R????? ??????預(yù) 中 組中 組 中（ ）0 .0 5 ~ 0 .1 5rt r???? 中中（ ）1． 陰模高度的計(jì)算 ：陰模高度應(yīng)滿足粉末容量和模沖定位的需要。過(guò)長(zhǎng)加工麻煩，精度難 保證，過(guò)短引起夾粉，磨損芯桿。下模沖一般取 10~20毫米 ,上模沖原則上要將壓坯從陰模中壓出 ,即其高度大于等于陰模高度 . 4． 陰模內(nèi)徑的計(jì)算 ：陰模的內(nèi)徑應(yīng)根據(jù)壓坯的外徑要求進(jìn)行確定。 d=d0（ 1t徑 +s徑 ） △ J內(nèi)孔 (△ Z內(nèi)孔 )+△ b內(nèi)孔 6． 模沖內(nèi)外徑的確定 ：是按照與之配合的芯桿外徑和陰模內(nèi)徑來(lái)確定的。（通常間隙在 ~）。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)根據(jù)所受的側(cè)壓強(qiáng)來(lái)驗(yàn)算陰模的強(qiáng)度和剛性。 2 2211 3 1 1mmK mm??? ??（ ）（ ） （ ）c 計(jì)算組合模所需的 m值，并得出 R， r， r中 ? ?? ?PmPR m rr R r???????????側(cè)組側(cè)組中（ k ）（ k ）d 求預(yù)緊壓強(qiáng) P預(yù)，主要來(lái)自陰模和模套的過(guò)盈配合 13 1 1mmPPmm?? ??預(yù) 側(cè)（ ）（ ） （ ）e 求出裝配時(shí)的單邊過(guò)盈量△ r中 3 22 2 22 112Pr mrE m r R????? ??????預(yù) 中 組中 組 中（ ）f 求出熱裝時(shí)所需要的溫度 t 0 . 0 5 ~ 0 . 1 5rtr???? 中中（ ）167。 （ 2）形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，用易加工并熱處理變形小的合金工具鋼（ GCr15， Cr12MoV， 9CrSi， CrWMn）較合適。 （ 4）高密度壓件宜用耐磨性好的材料。 （ 6）對(duì)模具工作時(shí)不起重要作用的零件，如墊鐵、脫模器、頂出桿、裝粉墊和限位墊鐵等零件，選用一般鋼，如 45，A3或 40Cr等。 167。 (1) 陰模高度 ： H陰 =Kh坯 +h上 +h下 設(shè)下模沖定位高度為 15mm，上模沖壓縮前伸進(jìn)陰模深度為 7mm。 H陰 = kh0（ 1t軸 +s軸 ） +h上 +h下 +△ J= 取 100(mm) (2) 陰模內(nèi)臺(tái)階深度 ：由結(jié)構(gòu)知根據(jù)發(fā)蘭所需裝粉高度和下模沖定位高度確定。 裝粉高度 (指發(fā)蘭 ) kh發(fā)蘭 = kh發(fā)蘭 （ 1t軸 +s軸 ） = 裝粉墊高度： = 取 8mm (5) 芯桿長(zhǎng)度 ：芯桿長(zhǎng)度應(yīng)等于或小于陰模與裝粉墊的總高度。其高度應(yīng)大于或等于陰模上端面至內(nèi)臺(tái)階的距離，即陰模總高與陰模內(nèi)臺(tái)階的深度之差。 H上 +H下 +H坯 =H墊塊 +H陰 H墊塊 =72++2247100= (8) 脫模座高度 ：保證脫模時(shí)能方便地取出制品 .這里取 90mm。 上模沖外徑取 下模沖外徑取 (11) 芯桿外徑： 假設(shè)內(nèi)孔精整余量為 。 上模沖內(nèi)徑取 Ф10+ 下模沖內(nèi)徑取 Ф10+ (13) 陰模的外徑及中徑 ：對(duì)鐵基制品 ,設(shè)單位壓制壓力為 7噸 /厘米 2,側(cè)壓系數(shù) ξ取 因相對(duì)密度 ρ=d坯 /d致密 =P側(cè) =ξρP==假如隱模材料選用 GCr15,安全系數(shù) n=, 抗拉強(qiáng)度 ζb=100kg/mm2,γ= 則 [ζ]= ζb/n=100/=37 kg/mm2 實(shí) 際 模 具 圖 第五章 燒結(jié)理論及方法 ★ 167。 52 固相燒結(jié) ★ 167。 54 燒結(jié)氣氛 ★ 167。 56 燒結(jié)廢品分析 ★ 167。 58 燒結(jié)體的性能及其檢測(cè) 167。 ? 燒結(jié)的分類 ? 燒結(jié)理論的發(fā)展 無(wú)限固溶系：如 CuNi, FeNi. 有限固溶系：如 FeC, FeCu. 互不固溶系：如 AgW, CuW. 單元系燒結(jié)：純金屬或化合物在其熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行的固相燒結(jié) 。 多元系固相燒結(jié) 多元系燒結(jié) (由兩種或兩種以上的組元構(gòu)成的燒結(jié)體系 ) 燒結(jié)理論 ? 1． 1929年，德國(guó)紹百爾德進(jìn)認(rèn)為晶粒開始長(zhǎng)大的溫度大約在 3/4絕對(duì)熔點(diǎn)，與壓制壓力根本無(wú)關(guān)。但是我們知道，壓制并不是粉末燒結(jié)的必須條件，松裝粉末也可以發(fā)生燒結(jié)。 ? 4．達(dá)維爾認(rèn)為由于粉末顆粒表面存在無(wú)序或不規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而引起原子的遷移。 ? 6． 1945年弗蘭克爾提出燒結(jié)的物質(zhì)遷移是由表面張力所引起的粘性流動(dòng)所造成的。 ? 8．六十年代，才開始大量的研究，復(fù)雜的燒結(jié)過(guò)程和機(jī)構(gòu)。 燒結(jié)的基本過(guò)程之一 粘結(jié)階段 — 燒結(jié)初期，顆粒間的原始接觸點(diǎn)或面轉(zhuǎn)變成晶體結(jié)合，即通過(guò)成核、結(jié)晶長(zhǎng)大等原子過(guò)程形成燒結(jié)頸。但是燒結(jié)體強(qiáng)度和導(dǎo)電性由于顆粒結(jié)合面增大而又明顯增加。燒結(jié)體收縮，密度和強(qiáng)度增加是這個(gè)階段的主要特征 。閉孔數(shù)量大多增加，孔隙形狀接近球形并不斷縮小。這一階段雖可延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，但仍殘留少量的隔離小孔隙不能消除。 52 燒結(jié)的原動(dòng)力或熱力學(xué) ? 燒結(jié)是粉末體特有的現(xiàn)象。粉末的這種自發(fā)變化，從熱力學(xué)關(guān)系來(lái)看，是因?yàn)榉勰┍韧晃镔|(zhì)的塊狀材料具有多余的能量，所以它的穩(wěn)定性較差。 ? 粉末的表面能： ? 晶格缺陷所儲(chǔ)存的能量（畸變能）： 燒結(jié)過(guò)程中物質(zhì)遷移的方式 傳質(zhì)方式 粘性流動(dòng) 蒸發(fā) 凝聚 體積擴(kuò)散 晶界擴(kuò)散 表面擴(kuò)散 m 1 1 3 2 3 n 2 3 5 6 7 ? 粘性流動(dòng) ? 蒸發(fā)凝聚 ? 體積擴(kuò)散 ? 表面擴(kuò)散 ? 晶界擴(kuò)散 ? 塑性流動(dòng) 式中： m， n——常數(shù) ——與溫度有關(guān)的常數(shù) 兩球模型 ()mnx F T ta ??? x r (1)粘性流動(dòng) 顆粒中心距離不發(fā)生變化，只有表面 物質(zhì)的遷移，填充到接觸頸部。 （ 2）蒸發(fā)凝聚 兩個(gè)粉末顆粒相接觸時(shí)，在顆粒外表面 和接觸頸部的曲率半徑是不同，必然存 在蒸汽壓差別。 （ 3）體積擴(kuò)散 在粉末的燒結(jié)中，空位及擴(kuò)散起著重要的作用。而存在吸收空位“阱”的有晶界，平面凸面，大孔隙表面，位錯(cuò)。因此在凹凸兩個(gè)表面之間存在著空位濃度差就構(gòu)成了物質(zhì)遷移的動(dòng)力，使之頸部長(zhǎng)大，孔隙變圓和收縮。所以表面原子很容易發(fā)生移動(dòng)和擴(kuò)散。所以燒結(jié)過(guò)程中顆粒的相互聯(lián)結(jié)，首先是在顆粒表面上進(jìn)行的。晶界擴(kuò)散的激活能比體積擴(kuò)散的小 1/2，而擴(kuò)散系數(shù)大 1000倍。 167。為了進(jìn)一步證實(shí)固態(tài)擴(kuò)散的存在，可作下述試驗(yàn)：把 Cu，Ni兩根金屬棒對(duì)焊在一起，在焊接面上鑲嵌上幾根鎢絲作為界面標(biāo)志然后加熱到高溫并保溫很長(zhǎng)時(shí)間后，令人驚異的事情發(fā)生了：作為界面標(biāo)志的鎢絲向純 Ni一側(cè)移動(dòng)了一段距離。過(guò)剩的 Ni原子將使左側(cè)的點(diǎn)陣膨脹，而右邊原子減少的地方將發(fā)生點(diǎn)陣收縮，其結(jié)果必然導(dǎo)致界面向右漂移。 54 液相燒結(jié) 定義 :燒結(jié)過(guò)程中一直保持固相的難熔組分的顆粒 和提供液相的黏結(jié)相構(gòu)成 . ★ 液相燒結(jié)滿足的條件 : 潤(rùn)濕性 溶解度 液相數(shù)量 ★ 液相燒結(jié)過(guò)程及機(jī)構(gòu) 液相流動(dòng)與顆粒重排階段 固相溶解和再析出階段 骨架燒結(jié)階段 液相燒結(jié)滿足的條件 潤(rùn)濕性 :由固相液相的表面張力 γ s,γ L以及兩相的界面張力γ SL所決定 . θ 90176。cosθ 此式稱為潤(rùn)濕方程，是 1805年提出來(lái)