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钢模压制压力下粉末的位移与变形

2022-08-04

粉末成形是粉末冶金的主要工序之一,粉末成形是将金属粉末制成具有一定形状、尺寸、孔隙度以及强度的预成形坯的加工过程.金属粉末经过压制之后所得到的预成形坯一般具有足够的强度,以致在搬运时不会破裂。预成形坯的强度与金属粉末的种类和所施加的压力有关系,对于软金属粉末,采用很低的压力,例如压力低于35MPa,就可以生产能够进行搬运的预成形坯。而对于较硬的粉末,就需要较高的压力。粉末成形大致可以分为如下三个阶段。


(1)粉末颗粒的重新排列阶段.粉末在松装堆集时,由于表面不规则,彼此之间有摩擦,颖粒相互搭架而形成拱桥孔洞,这种现象叫做拱桥效应。由于拱桥效应.使得粉末的松装密度很低,例如还原铁粉的相对松装密度一般为26%^-4O%,工业用中等颗粒钨粉的相对松装密度为16%-21%。在此阶段,由于压力的作用,粉末体内的拱桥效应首先遭到破坏,至少部分地被消除,使得粉末顺拉彼此填充孔隙,重新排列,增加接触。


(2)弹性变形与塑性变形阶段。在大多数情况下,粉末压制过程中的弹性变形是可以忽略不计的.当所施加的压力超过粉末的弹性极限时,粉末颗粒将发生塑性变形,使颗粒之间的接触面积增加。对于大多数金属来说,塑性变形会引起加工硬化,使颗粒变形所需要的压力增加。


(3)粉末颗粒断裂阶段。当压力超过粉末颗粒的强度极限后,粉末颗粒就发生粉碎性破坏。在压制难熔金属如W,Mo或其化合物如WC, Mo2C等脆性粉末时,除有少量塑性变形外,主要是脆性断裂.这一阶段对于非金属粉末的压制是非常重要的。


       实际上在粉末压制过程中,这三个阶段不是绝然分开的,而是互相重叠的,随着粉末种类的不同,这三个阶段对预成形坯密度的贡献也是不一样的。


       粉末预成形坯之所以有一定的强度,是因为粉末颗粒之间的联结力作用的结果。粉末颗粒之间的联结力大致可分为两种:

(1)粉末颗粒之间的机械啮合力。一般粉末的外表面是凸凹不平的,通过压制,粉末颗粒之间由于位移和变形可以互相啮合在一起。粉末颗粒形状越复杂,表面越粗糙,则粉末颗粒之间彼此啮合得越紧密,压坯的强度越高。


(2)粉末颗粒表面原子之间的引力,在粉末处于压制后期时,粉末颗粒受强大压力作用而发生位移和变形.粉末颗粒表面上的原子就彼此接近,当进入到引力范围内时,粉末颗拉便由于引力作用而联结起来,粉末颗拉之间的
接触区域越大,预成形坯的强度越大。

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