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鋼模壓制壓力下粉末的位移與變形

2022-08-04

粉末成形是粉末冶金的主要工序之一,粉末成形是將金屬粉末制成具有一定形狀、尺寸、孔隙度以及強度的預成形坯的加工過程.金屬粉末經過壓制之后所得到的預成形坯一般具有足夠的強度,以致在搬運時不會破裂。預成形坯的強度與金屬粉末的種類和所施加的壓力有關系,對于軟金屬粉末,采用很低的壓力,例如壓力低于35MPa,就可以生產能夠進行搬運的預成形坯。而對于較硬的粉末,就需要較高的壓力。粉末成形大致可以分為如下三個階段。


(1)粉末顆粒的重新排列階段.粉末在松裝堆集時,由于表面不規則,彼此之間有摩擦,穎粒相互搭架而形成拱橋孔洞,這種現象叫做拱橋效應。由于拱橋效應.使得粉末的松裝密度很低,例如還原鐵粉的相對松裝密度一般為26%^-4O%,工業用中等顆粒鎢粉的相對松裝密度為16%-21%。在此階段,由于壓力的作用,粉末體內的拱橋效應首先遭到破壞,至少部分地被消除,使得粉末順拉彼此填充孔隙,重新排列,增加接觸。


(2)彈性變形與塑性變形階段。在大多數情況下,粉末壓制過程中的彈性變形是可以忽略不計的.當所施加的壓力超過粉末的彈性極限時,粉末顆粒將發生塑性變形,使顆粒之間的接觸面積增加。對于大多數金屬來說,塑性變形會引起加工硬化,使顆粒變形所需要的壓力增加。


(3)粉末顆粒斷裂階段。當壓力超過粉末顆粒的強度極限后,粉末顆粒就發生粉碎性破壞。在壓制難熔金屬如W,Mo或其化合物如WC, Mo2C等脆性粉末時,除有少量塑性變形外,主要是脆性斷裂.這一階段對于非金屬粉末的壓制是非常重要的。


       實際上在粉末壓制過程中,這三個階段不是絕然分開的,而是互相重疊的,隨著粉末種類的不同,這三個階段對預成形坯密度的貢獻也是不一樣的。


       粉末預成形坯之所以有一定的強度,是因為粉末顆粒之間的聯結力作用的結果。粉末顆粒之間的聯結力大致可分為兩種:

(1)粉末顆粒之間的機械嚙合力。一般粉末的外表面是凸凹不平的,通過壓制,粉末顆粒之間由于位移和變形可以互相嚙合在一起。粉末顆粒形狀越復雜,表面越粗糙,則粉末顆粒之間彼此嚙合得越緊密,壓坯的強度越高。


(2)粉末顆粒表面原子之間的引力,在粉末處于壓制后期時,粉末顆粒受強大壓力作用而發生位移和變形.粉末顆粒表面上的原子就彼此接近,當進入到引力范圍內時,粉末顆拉便由于引力作用而聯結起來,粉末顆拉之間的
接觸區域越大,預成形坯的強度越大。

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