粉末冶金高速压制成形的压制方程
金属粉体高速压制成形过程的应力—应变曲线特征分析
ｃ ａａ ｔｒｓｉｓｏ ａｄ ｎｎ ｅｏ ｉ ． ｅ ｎ ｎｌ ｅ ｒｓ ｒ ｇ ｉｅ ｒｓ ｒ ｇ ａ ｄｈ ｇ ｔａｎ ｒｔ ａ ｗｅｌｅｅ ｎ ｒ ｈ ｒｃｅｉｔ ｆｈ ｒｅ ｉｇ ｖ ｌｃｔ Ｔｈ ｏ —ｎ ａ ｐｉ ，ｌ ａ ｐ ｉ ｎ ｉｈ ｓｒｉ ａｅ Ｍ ｘ ｌ ｌｍｅ ｔｗｅｅ ｃ ｙ ｉ ｎ ｎ ｎ
２ Ｓ ｈ ｏ ｆ ｔ ｉ ｓ ｃｅｃ ｄＥ ｇｎｅｉｇ Ｕ ｉｅｓ ｆ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙＢｅｉｇ ． ｃ ｏｌ ｅ ａ ｉｎｅａ ｎ ｉｅｒ ， ｎｖｒｉ ｏ ｉｎ ｅ ｄ ｃｎ ｌｇ ｉｎ ， ｏ Ｍａ ｒ ｌ Ｓ ｎ ｎ ｙ ｔ Ｓ ａ Ｔ ｊ Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ ｅ ｉｇ１０ ８ ， ｈｎ ） ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｉ ｈ ｖ ｌ ｃｔ ｏ ａ ｔｏ ， ｈ ｅ ｏ ｍａｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｔ ｌ ｏ ｅ ｕ ｉ ｇ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｈ ｃ ａ ｉｍ ｆ ｇ ｅｏ ｉ ｃ ｍｐ ｃｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｆ ｈ ｙ ｏ ｃ ｍｅ ａ ｗｄ ｒ ｒｎ ｐ ｄ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｒ ｃ ｓ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｈ ｏ ｍｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ，ｗｈ ｃ ｎ ｌ ｄ ｉ ｈ ｓ ａｎ ｒ ｔ ， ｉｃ ｕ ｆｅ ｔａ ｄ ｆ ｓ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｉｈ ｉ ｃ ｕ ｅ ｈ ｇ ｔ ｉ ａ ｅ ｖ ｓ ｏ ｓ ｅｆ ｃ ｎ ｒｔｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓｎ ｒ ｉ ｎ
第 ２ 卷 第 ４期 １
Ｖｂ ． ． １ ２１ＮＯ ４
中国有色金属学报
Ｔｈ ｉ ｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆＮｏ ｆ ｒ ｏ ｓＭ ｅ ａ ｓ ｅＣｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｎ ｅ ｒ ｕ ｔ ｌ ｏ
第二章粉末压制成形原理
模压成形 是将金属粉末或粉末混合料装入 钢制压模（阴模）中，通过模冲对粉末加压，卸 压后，压坯从阴模内脱出，完成成形过程。
▪ Loose powder is compacted and densified into a shape, known as green compact
▪ Most compacting is done with mechanical presses and rigid tools ▪ Hydraulic and pneumatic presses are also used
x
推导
zP y
压坯受力示意图
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p侧
1
p p
p侧 — 单位侧压力（MPa）；p — 单位压制压力（MPa）； ξ = γ /（1-γ ）—侧压系数；γ—泊桑比
（二）侧压系数
● 定义： ξ = γ /（1-γ ）= p侧 /p ：单位侧压力与单位正压力之比 ● 影响因素
▪ 颗粒间可用于相互填充的空间（孔隙） ▪ 粉末颗粒间摩擦 ▪ 颗粒表面粗糙度 ▪ 润滑条件 ▪ 颗粒的显微硬度 ▪ 颗粒形状 ▪ 加压速度
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2. 粉末颗粒的变形
● 弹性变形 颗粒所受实际应力超过其弹性极限，发生弹性变形。 ● 塑性变形
● 净压力（有效压力）：p，，P1
● 压力损失：∆p，P2—克服内外摩擦力，
单向压制各种力的示意图
P = P1 + P2 ∆p = p-p，
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粉末压制成形模具设计
(b)选取冲头的抗弯安全系数：
对于淬硬钢冲头，一般可取 P/Pcr≤n＝2～3 (c)确定冲头最大允许长度： L≤(2∏EJmin/nP)1/2 (17) (18)
坯料
压制坯外 尺寸
_ 三 、压制力与凹模预应力圈尺寸 p:金属粉末平均单位流动压力，由压制 实验曲线或实际经验确定 F:压制坯截面积 1.压制力、顶出力和设备吨位 n:压制模中型腔数量(对一次多件压制)
P＝nF
PT＝CpP Pout＝μFcpc
(6)
(7)
Cp—压力机吨位裕度系数，Cp＝1.25～1.30 压制后制件的顶出力由侧压力pc、粉体侧表 面面积Fc和粉体与模壁的摩擦系数μ(＝0.1～ 0.2)确定
H0—总装料高度
hh—上冲头导入长度hl—下冲头导入长度 对于固定式结构，由于凹模本身沿高度方向具有分 配粉料的作用，因此可以不考虑上、下冲头的导入部分 (见图1b)，则 Hd＝H0 (5)
2.凹模型腔与芯棒工作尺寸
凹模型腔的工作尺寸主要决定于粉末零件 的外尺寸，同时必需考虑粉末体在压制、烧结、 后续精压等工序这些外尺寸变化，以及凹模最 大允许磨损量；
冲头调节；
(3)固定式：专用压力机上大批量金属粉末件压制成 形所采用的结构型式。
2.模具封闭高度
如图3所示，当采用固定式模具 结构时，上冲头既可采用固定 式，也可采用浮动式。 其总高度可确定为： Lh＝hht+h1+h2。 (12) 式中： hht,hlt—上、下冲头固定板的厚度 h1,h4—分别为上冲头压制和下冲 头顶出行程 h2—压力机在下死点时凹模上端面 与上冲头固定板下端面之间的距离 h3—下冲头导入凹模筒部分的长度
粉末冶金技术 第五讲 压制成形原理与工艺过程
层裂
弹性后效的影响因素
➢ 为什么瘠性陶瓷粉末 成型时压制压力不宜 过大？
➢ 压制压力、粉末粒度、 压模材质和结构、压 坯孔隙率、润滑剂对 弹性后效有何影响？
粉末压制理论
➢ 巴尔申理论（1938） ➢ 川北公夫理论（1956） ➢ 黄培云理论（1964~1980）
巴尔申压制方程（1938）
d d
影响压制成形的因素
➢ 粉末性能的影响 ➢ 润滑剂和塑化剂的影响 ➢ 工艺参数的影响 ➢ 加压方式的影响
粉末性能的影响
➢硬度 ➢流动性 ➢堆积密度 ➢粒度
润滑剂和塑化剂的影响
工艺参数的影响
加压速度 ➢ 冲击成形 ➢ 冲压成形 ➢ 静压成形 保压时间和卸压速度 ➢ 延长保压时间有利于压坯强度提高 ➢ 对卸压速度适当控制防止弹性变形反弹层裂
p外 p
p1
p
DHp D2 p
4H D
4
dp外 4 dH
p
D
p'
4H
pe D
p' p exp 4 H
D
p" p exp 8 H
D
压制过程力的分析
➢ 脱模压力pt
pt C p
与压制压力、粉末性能、压坯密度、压坯形状 尺寸、润滑剂等有关。
压制过程力的分析
➢ 弹性后效
l l0 100%
加压方式的影响
➢振动压制 ➢磁场压制
压制成形工艺
工艺过程
原料准备 称料 装料 压制 脱模
压制成形工艺
原料准备 ➢ 退火 ➢ 混合 ➢ 筛分 ➢ 制粒 ➢ 加润滑剂
压制成形工艺
称料
➢ 容积法
Q Vd松
➢ 重量法 Q Vd松 1 K
粉末高速压制成形密度分布的数值模拟及影响因素分析
材 料 工 程 ／２ １ 年 ７ ０２ 期
粉 末 高速压 制成 形密 度 分 布 的 数 值 模 拟 及 影 响 因素 分 析
Ｎ ｕ ｅ ｉａ ｍ ｕｌｔｏ ｎ ｎｆｕ ｎｔａ ｃ ｏ ｓＡ ｎａｙｓｓ ｏ ｍ ｒｃ ｌＳｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｉ ｌ ｅ ｉｌＦａ ｔ ｒ ｌ ｉ ｆ Ｄｅ ｉｙ Ｄｉｔ ｉ ｔｏ ｎ Ｈ ｉ ｅｏ ｉｙ Ｃｏ ｐａ ｔｏ ｎｓｔ ｓ ｒｂｕ ｉｎ ｉ ｇｈ Ｖ ｌ ｃｔ ｍ ｃｉｎ
Ｃｅ ｔ ａ ｏ ｔ ｎ ｖ ｒ ｉｙ， ｈ ｎ ｓ ａ ４ ０ ８ Ｃｈ ｎ ） ｎ ｒ ｌＳ ｕ ｈ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ Ｃ ａ ｇ ｈ １ ０ ３， ｉ ａ
摘要： 将研 究 不 连续 体 力 学行 为 的离 散 单 元 法 应 用 于 粉 末 高 速 压 制 致 密 化 过 程 的研 究 ， 粉 末 视 为 黏 弹 性 的离 散 颗 粒 ， 将
布 规 律 与实 际压 制 的密 度 分 布 规 律 较 为 一 致 ； 用 数 值 模 拟 结 果 对 影 响压 坯 密 度 分 布 的 摩 擦 因数 、 径 比 、 向压 制 因 利 高 双 素 进 行 了具 体 分 析 。 关 键词 ：高 速 压 制 ； 散 单 元 法 ； Ｆ 压 坯 密 度 分 布 离 Ｐ Ｃ；
Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ２ ０ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ０ ８， ２ ７：１— １ ． ０ ２
Ｅ］ ９
ＤＲＹ Ｄ，ＨＵ ＧＨＥＳ Ｄ，ＯＷ ＥＮ Ｒ．Ｍ ｅ ｈ ｄ ｆａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｔ ｏ ｓｏ ｓ ｅ ｓ ｎ ｎ ｌ ｅ ｃ ｏ ｌ ｒ ｐｅ ｔｅ ｎ ｆ ｒ ｂ ｌ ｙ ｏ ａ ｅ ｌ ｅ ａ ｌ ｒ ｄ ｂ ａ ｋ ｆ ｗｅｄ ｐ ｏ ｒ ｉ ｓ ｏ ｏ ｍａ ｉ ｔ ｆ ｌ ｓ ｒ ｗｅ ｄ ｄ ｔ ｉ ｅ ｌ ｎ ｓ ｉ ｏ
【CN110076336A】一种粉末冶金高速压制成型试验方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910380445.X(22)申请日 2019.05.08(71)申请人 合肥学院地址 230000 安徽省合肥市经开区锦绣大道99号(72)发明人 谷曼 金飞翔 修磊 (74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司32206代理人 耿欣(51)Int.Cl.B22F 3/03(2006.01)(54)发明名称一种粉末冶金高速压制成型试验方法(57)摘要本发明提供一种粉末冶金高速压制成型试验方法，包括以下步骤：A：准备工作，采集需要试验的粉末合金和高速压制成型试验装置总成的安装固定；B：所述高速压制成型试验装置总成具体结构包括支架总成，所述支架总成的顶部固定设有电动葫芦；其中所述电动葫芦内的升降绳与电磁吸盘连接固定，所述支架总成上还设有与所述电磁吸盘相适配的电磁吸盘充退磁控制器；其中所述电磁吸盘与重锤组件连接固定；其中所述重锤组件的正下方设有粉末成型模架组件；C；填粉工作：将压制粉末填充到阴模内；D：将冲锤提升至一定高度，将电磁吸盘下降到冲锤的上表面使电永磁吸盘进行充磁；E：进行试验：分别调节冲锤自由下落的高度，进行向下压制得到试验数据。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 110076336 A 2019.08.02C N 110076336A权 利 要 求 书1/2页CN 110076336 A1.一种粉末冶金高速压制成型试验方法，其特征在于：包括以下步骤：A：准备工作，采集需要试验的粉末合金和高速压制成型试验装置总成的安装固定，其中所述高速压制成型试验装置安装设备包括支架总成、重锤组件、永磁吸盘和冲击模具总成，其中支架总高：450cm、冲锤提升高度 300cm 、冲锤质量50*2kg、电动葫芦 0.9KW、提升重量大于等于250kg,；B：所述高速压制成型试验装置总成具体结构包括支架总成（1），所述支架总成（1）的顶部固定设有电动葫芦（2）；其中所述电动葫芦（2）内的升降绳与电磁吸盘（3）连接固定，所述支架总成（1）上还设有与所述电磁吸盘（3）相适配的电磁吸盘充退磁控制器（4）；其中所述电磁吸盘（3）与重锤组件（5）连接固定；其中所述重锤组件（5）的正下方设有粉末成型模架组件；所述粉末成型模架组件包括从下到上依次设置的模架垫板（6）、模架垫块（7）、下模板（8）、上模板（9）和上模冲导向（10）；其中所述下模板（8）的正下方设有轮幅式传感器（21）；其中传感器垫块（11）嵌入设置在所述下模板（8）内；所述下模板（8）的左右两端设有模架垫块（12）；其中所述上模板（9）固定在所述模架垫块（12）的顶部；其中所述上模板（9）通过阴模压板（13）固定阴模（14）；其中上模冲（15）位于所述阴模（14）的上方且滑动设置在所述上模冲导向（10）内；其中下模冲（16）的一端位于所述阴模（14）内且另一端固定设置在活动垫块（17）；其中所述上模冲（15）和下模冲（16）下部均设有压力传感器（22）；C；填粉工作：当模具安装完成后进行填粉工作，首先将压制粉末填充到阴模内，此时要注意确保粉末均匀的自由下落到阴模腔内，用平整的刮片沿阴模的上表面将粉末刮平；取出下模冲下的填粉垫块，将上模冲插入到因取出填粉垫片粉末下降而形成的空阴模腔内；清除阴模上表面多余的粉末；D：将冲锤提升至一定高度，按动电动葫芦的下降按钮，将电磁吸盘下降到冲锤的上表面，再按住电磁吸盘的充磁按钮不放，使电永磁吸盘进行充磁；电磁吸盘吸合冲锤后，按动电动葫芦的上升按钮，提升冲锤到安全搁架的上部，放好安全搁架，再电动葫芦的下降按钮，将冲锤平稳的放置在安全搁架上；以上所有工作完成并检查无误后按动电动葫芦的上升按钮，提升冲锤到需要的高度，撒回安全搁架，保证冲锤在下降过程中无阻挡；按电磁吸盘的消磁按钮不放，电磁吸盘消磁后冲锤下落进行高速压制动作；E：进行试验：分别调节冲锤自由下落的高度，进行向下压制得到试验数据。
对粉末成型新技术——高速压制的探究
对粉末成型新技术——高速压制的探究在第七章学习了粉末成型的新技术，其中对告诉压制比较感兴趣，为此进行思考并查阅资料进行了探究总结。
因为密度对粉末冶金材料至关重要，它显著影响结构材料的力学性能，尤其是疲劳性能。
因此提高材料密度是粉末冶金的主要研究内容之一。
高速压制技术是瑞典Hoganas 公司在2001 年6 月主持召开的专门会议所推介的一种新技术，它所使用的重锤能产生强烈的冲击波，能在0.02 s 内将能量通过压模传给粉末进行致密化，间隔0.3 s 的一个个附加的冲击波可将密度不断提高，使材料的性能更加优异，成本更加低廉，采用该技术可利用比传统压制小的设备生产超大零件。
因此，我认为告诉压制可能是粉末冶金工业寻求低成本高密度材料加工技术的新突破。
高速压制技术基本原理：高速压制与我们学过的传统压制在生产工艺上很相似，都是先将混合粉末装入锥形送料斗中，通过送粉靴自动填充模腔，压制成形后的压坯被顶出再转入烧结工序。
所不同的是高速压制是由液压驱动5～1 200 kg 的锤头，在0.02 s 之内通过高能量冲击波对粉末进行压制，瞬间压制速度高达2～30 m/s。
由于采用液压控制，安全性能较高。
通过合适的液压控制，可以避免非轴向反弹引起的压坯的微观缺陷。
重锤的质量和冲击速度决定高速压制瞬间冲击能量和材料致密化程度。
传统压制在一次压制后接着进行复压所得压坯密度不会显著增加，而高速压制可以进行多重压制，即通过附加间隔0.3 s 的高频冲击波使密度不断提高。
高速压制优点：（1）高密度且密度均匀HVC 技术用强烈的冲击波来进行压制使粉末冶金零件达到高密度, 可以使压坯的密度较常规压制高0. 3g / cm3 以上。
（2）综合性能优异密度对粉末冶金材料是至关重要的, 它显著影响了结构材料的力学性能, 尤其是疲劳性能。
提高材料密度是提高性能的重要而有效的措施。
采用H VC 技术进行粉末压制时, 随着压坯密度的提高, 其性能也得到明显改善。
川北公夫粉末压制方程应用中的几个问题及方程的修正
川北公夫粉末压制方程应用中的几个问题及方程的修正一、背景介绍在粉末冶金工艺中，粉末压制是一种常用的制备技术。
它通过对粉末进行压缩，形成致密的形态，进而制备出具有特定形状和性能的零件。
川北公夫粉末压制方程是一种常用的数学模型，用于预测压制过程中的力学行为和致密度等参数。
然而，在实际应用中，我们发现该方程存在一些问题，需要进行修正和改进。
二、川北公夫粉末压制方程的基本描述川北公夫方程是通过对粉末颗粒之间产生的应力进行积分来描述粉末压制过程中的力学行为的。
其数学表达形式如下：f(ε)=K⋅εm其中，f(ε)表示应力，ε表示应变，K和m为实验参数。
三、问题一：方程中的几个问题1. 未考虑粉末在压制过程中的形变川北公夫方程中只考虑粉末颗粒之间的应力传递，但未考虑粉末在压制过程中的形变。
实际上，粉末颗粒在受到外力作用下会发生形变，这会影响方程中的应变值。
因此，在修正方程时需要考虑粉末的形变对应变的影响。
2. 参数m的确定存在主观性参数m在川北公夫方程中对应变的敏感性起到重要作用。
然而，在实际应用中，确定参数m的值存在一定的主观性和不确定性。
这导致了方程预测结果的不准确性。
因此，需要寻找一种客观、普适的方法来确定参数m的值。
3. 方程在高应变率下的适用性差川北公夫方程是基于静态压制条件下的实验数据建立的，因此在高应变率下的预测能力较差。
实际粉末压制过程中，往往存在较高的应变率，这导致方程预测结果与实际情况存在较大偏差。
因此，需要修正方程以适用于高应变率条件下的预测。
四、修正方案1. 引入形变对应变的修正项为了考虑粉末在压制过程中的形变对应变的影响，我们在川北公夫方程中引入一个修正项。
修正项的具体形式如下：f(ε)=K⋅εm⋅(1+α⋅ε)其中，α为形变修正系数，反映了形变对应变的影响程度。
通过实验测量和数据拟合，可以确定形变修正系数的值。
2. 参数m的确定方法为了消除参数m确定的主观性，我们提出一种基于统计学的确定方法。
粉末冶金高速压制形成方法研究
粉末冶金高速压制形成方法研究摘要：长期以来，高速压制技术工业化应用的设备问题一直困扰着冶金企业，随着粉末冶金高速压制技术形成方法的不断完善，该技术得到极大的推动。
通过阐述高速压制的原理，探讨粉末冶金高速压制形成方法，结果表明，该方法具有较高的精度和独特的优势，成为未来的研究热点。
关键词：粉末冶金；高速压制；形成；方法；研究随着我国冶金行业的不断发展，对于粉末压制的研究也越来越多，经过相关工作者的不断努力，粉末压制速度得到了很大程度上的提高。
与此同时，压制工作所使用到的设备种类也不断增加。
在对粉末压制工作的研究过程中，一直使用多种不同的方式来使压制设备的速度得到提高，粉末高速压制能够对冶金工业起到重要的促进作用[1]。
应冶金工业的需求，近年来，越来越多的新方法出现，目前应用较为广泛的是动态压制法，通过先进的科学技术能够在很短的时间内，对被压制物施加五千到一万兆帕的压力，同时这种压制方式设备的损耗较小，通过相关数据分析，该种方式的压制设备使用次数大概要超过十万次。
国外已有公司通过先进的科学技术以及这种压制方式制造了粉末冶金高速压制设备，并进一步对其进行研究，以达到更好的应用效果。
1.粉末冶金高速压制形成方法的原理粉末冶金高速压制形成方法分为很多种类，事实上它们的原理都是相似的，首先使用粉末对模具进行填充，加压成型后脫模，而新技术则使整个过程更加简洁更加准确。
当粉末进行输送时，输送设备能够自动将粉末填充到模具中，通过压制处理后，再自动从模具中脱离。
这种新技术能够省去许多复杂的工作步骤，节省人工的同时也提高了压制效率。
通过HVC 技术使压制工作更加快速，不到一秒的时间内既可完成填充、压制、脱模的步骤，相对传统工艺来说，整体速度是传统方式的成百上千倍。
高速压制的效果，对成本尤其是冶金成品的质量以及密实程度都有着直接影响，在压制过程中，所产生的冲击波如图1 所示。
由图可知，HVC 技术的主要压制方式就是来源于强大的冲击波，这种方法多采用液压控制的方式来操控压制设备。
粉末冶金高致密化高速压制技术的研究进展
粉末冶金高致密化高速压制技术的研究进展王建忠,曲选辉,尹海清,周晟宇,易明军(北京科技大学材料科学与工程学院,新金属材料国家重点实验室,北京100083)摘 要:高速压制技术是传统粉末压制成型技术一种极限式外延的结果,被认为是粉末冶金工业寻求低成本高密度材料加工技术的又一次新突破。
高速压制是一项以较低成本(与传统模压一样)、高效率制备高密度(7.4～7.8g・cm-3)粉末冶金制品的新技术,可实现多重压制,具有使用中小型设备生产较大制品的能力。
简要介绍了该技术的基本原理、主要特点及最新研究进展,最后指出该技术目前存在的问题并指出未来的发展方向。
关键词:粉末冶金;高速压制;致密化;压制方程中图分类号:TB44 文献标识码:A 文章编号:100023738(2008)0920005204R esearch Progress of High V elocity Compaction T echnology for HighDensif ication of Powder MetallurgyWANG Jian2zhong,QU Xuan2hui,YI N H ai2qing,ZH OU Sheng2yu,YI Ming2jun (U niversity of Science&Technology Beijing,Beijing100083,China)Abstract:High velocity compaction(HVC)is an extreme extension for conventional powder pressing technology and is another breakthrough in the powder metallurgy(PM)industry for low2cost and high2density forming parts.HVC is a new manufacturing technique for producing high density(7.4-7.8g・cm-3)PM parts efficiently at low cost(similar to conventional pressing)and it can offer multi2impacts and the opportunity to use moderately sized equipment for compacting very large components.This paper focuses on the basic principle,main characteristics and current progress of HVC.S ome problems existing and research interests in the future are pointed out.K ey w ords:powder metallurgy;high velocity compaction;densification;compaction equation0 引 言粉末冶金是一项以较低的成本制造高性能制品的生产技术。
3.金属粉末的压制
• • • •
粉末颗粒之间 模冲与模壁之间 粉末颗粒与模冲之间 粉末颗粒与模壁之间
压制方式－密度分布
密度分布示意图
类双向压制
浮动阴模
阴模下拉
压制密度经验曲线
• 在较高密度，密度的进 一步增加需要非常大的 压制载荷/压力的增加。 在可行的压制压力下， 铁粉不可能达到全密度 (7.86g/cm3) 。 海绵铁粉和雾化铁粉因 颗粒结构不同，压制行 为各异。
• 圆柱状试样
外径 高度 重量 25 mm 15 mm 50g
• 125吨压机
不同基粉的生坯密度
D. AE Distaloy AE
7,6 7,5 7,4
7,6 7,5 7,4 7,3 7,2 7,1 7 6,9
550 40 700 50 830 60 1000 70 550 40 80 700 50 830 60 1000 70
内径研磨 成品锥环
烧结
1120 C, 20 分钟, 吸热性气氛
车内径 高频淬火 涂Mo
180 mm Weight 466 g
同步器锥环
温压பைடு நூலகம்成本
加热器系统
阴模加热
上模冲加热
送粉靴加热
实景
• 温压是提高产品密度的有效手段，在北 美，欧洲，日本及台湾得到了广泛应用 ，作为发展成熟的一项成型工艺，在中 国大陆有较大的发展潜力。
生坯密度
Distaloy AE + 0,6% graphite
生坯密度
生坯强度
拉伸强度
冲击能
疲劳强度
密度，7,38 Distaloy AE + 0.8% graphite
金相对比
2P2S Cold, 7,39 g/cc
粉末冶金成形技术基础10
单轴向钢模压制压坯密度的不均匀分布
仅通过上模冲的单向压制
由于压制压力沿压坯高度自上而下地降低，以及 由于模冲 模壁与压坯表面的摩擦而造成的应力分 布不均匀，导致压坯密度的不均匀分布。
非对称几何形状截面采用： ⑴解析法：
x0
S1x1 S2 x2 S1 S2
Sn xn Sn
y0
S1y1 S2 y2 Sn S1 S2 Sn
yn
式中 x0为重心的横坐标； y0为重心纵坐标；xi (i 1 ~ n) 为
分截面的横坐标；yi (i 1 ~ n) 为分截面纵坐标；Si为分截面 面积。
怎么样降低外摩擦力？
F摩与粉末与模壁的摩擦系 数有关。
脱模压力
● 定义：压制压力卸除后，使压坯由模中脱出所需的压力 称为脱模压力。
● 脱模压力与压制压力、粉末性能、压坯密度和尺寸、压 模和润滑剂等有关。
P脱 f ' p侧余S侧
式中 f ' 为粉末对阴模壁的静摩擦系数，铁基压坯单位压制 力在400~700MPa的范围内时， f ' 值为0.18~0.29
②
节点数 支路数 1
2
①
1 有向支路 k 背离 j 节点。
3
③
ajk = -1 有向支路 k指向 j 节点。
4
5
0 有向支路 k 与 j 节点无关。
④6
节支 1 2 3 4 5 6
1 1 0 0 -1 0 1
Aa=
2 3
-1 -1 01
1 0
000 0 -1 -1
高速压制成形中金属粉末本构方程的研究的开题报告
高速压制成形中金属粉末本构方程的研究的开题报告题目：高速压制成形中金属粉末本构方程的研究研究背景：高速压制成形技术是一种新型的粉末冶金成形技术，可以制备出高密度、高强度、高品质的金属零部件。
在工业生产中具有广泛的应用前景。
本构方程是材料力学的重要内容，通过本构方程可以描述材料的应力-应变关系，对金属粉末在高速压制成形中的应力-应变行为进行研究，能够提高高速压制成形技术的精度和效率。
研究内容：本研究将通过实验测试和理论分析相结合的方法，研究金属粉末在高速压制成形中的本构方程。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 实验测试：通过高速压制试验，测试金属粉末在不同压力、温度、变形速率等条件下的应力-应变关系。
2. 理论分析：通过理论分析，建立金属粉末在高速压制成形中的本构方程，确定其力学性质，探究其力学行为规律。
3. 结果分析：对实验结果和理论结果进行对比，分析金属粉末在高速压制成形中的应力-应变行为及其机理，验证本构方程的可靠性。
研究意义：通过研究金属粉末在高速压制成形中的本构方程，可以较好地解释高速压制成形规律，为优化制备工艺和设计新型材料提供理论基础和实验依据，提高高速压制成形技术的精度和效率。
研究方法：本研究的方法主要包括实验测试和理论分析两种方法相结合。
具体步骤如下：1.实验测试（1）制备不同形态的金属粉末样品；（2）利用金属粉末在不同压力、温度、变形速率等条件下的应力-应变关系进行高速压制试验；（3）对试验数据进行处理和分析。
2.理论分析（1）通过力学理论，建立金属粉末的本构方程；（2）考虑高速压制成形过程中的物理、化学等因素，对本构方程进行修正和扩展；（3）通过数值模拟等方法，验证本构方程的可靠性和适用性。
预期结果：通过本研究，预期可以获得下列结果：1. 建立金属粉末在高速压制成形中的本构方程；2. 确定金属粉末的力学性质及其应力-应变关系的变化规律；3. 探究金属粉末在高速压制成形中的机理及其影响因素；4. 为高速压制成形技术的优化和改进提供理论依据和实验基础。