粉末冶金：压制成形原理与工艺过程

压制成形工艺
压制 ➢ 行程限制法 ➢ 压力限制法
压制成形工艺
脱模
F 静 p侧 剩S侧
压制缺陷
物理性能 ➢ 压坯密度
为什么有时单重和高度符合工艺 要求却得不到合格的压坯密度？ （提示：从公差方面考虑）
✓ 抗弯强度试验 ✓ 边角稳定性转鼓试验
压制缺陷
几何精度 ➢ 压坯尺寸精度：直径、长、宽、高等 ➢ 压坯形位精度：同轴度、直度等 ➢ 外观质量：划痕、拉毛、掉角、掉边等
压制缺陷
开裂 ➢ 横向裂纹 ➢ 纵向裂纹 ➢ 分层
等静压成形原理
等静压成形原理
等静压成形工艺
等静压成形工艺
等静压成形模具
常用高分子材料：氯丁橡胶、硅氯丁橡 胶、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯等
x3
p1x E
x1 x2 x3 0
p1x p1y p1
p1 p 1
压制过程力的分析
➢ 压制压力（总压力）p ➢ 侧压力p1、侧压系数ξ
p1 p 1
f p1
➢ 外摩擦力f、摩擦系数μ
f p
压制过程力的分析
➢ 模底压力p’ ，p”
p外 p1
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%
l0
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
dp Kdh A
dp A' H
kdh
lg
p
p
K
lg K
1
m
m lg
h 1
hk
A，H m 1
S坯
m
lg p lg pmax m lg
pmቤተ መጻሕፍቲ ባይዱx K HB HV
p AH'
K
常数
米尔逊
川北公夫理论（1956）
c V0 V abp V0 1 bp
1 1 11 c ab p a
黄培云理论（1964）
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
粉末压制成形
➢压制成形原理 ➢压坯密度分布 ➢压制成形工艺 ➢等静压成形简介
压制成形原理
压制过程与压坯密度： ➢ 消除松装拱桥效应 ➢ 塑性变形 陶瓷与金属压坯密度的比较
压制成形原理
压制过程力的分析
p p内 p外
弹性模量 E
泊松比
横 纵
压制过程力的分析
x1
p E
x2
p1y E
考虑了弹滞体应力、应变的弛豫与冷加工硬化 现象，并采用自然应力概念推导出公式：
lg ln (dm d0)d n lg p lg M (dm d)d0
压制方法及压坯密度分布
单向加压
压制方法及压坯密度分布
双向加压
压制方法及压坯密度分布
复杂零件的压制成形
➢ 带有台阶零件的压制 ➢ 带有曲面零件的压制 ➢ 长径较大零件的压制
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
压制成形工艺
装料 ➢ 手工装料 ➢ 自动装料
✓ 落入法 ✓ 吸入法 ✓ 多余装料法 ✓ 零腔法 ✓ 超满法 ✓ 不满法