粉末冶金不等高制品压制规律的探讨.pdf

D0I:10.13374/i.issn1001053x.1981.01.017 粉末冶金不等高制品压制规律的探讨粉末冶金教研室吴成饕解子章杨金辉张丽英目前国外对不等高制品压制规律的研究多是从压缩比方面进的〔1)、〔)，并捉H了正缩比相等的原则。但是压缩比相等的原则，只是从粉末的两个静止态，即装粉态和压制终了态的特征进行描述的。两其假设条件是：粉末在压制过程中没有侧向运动。但实际压制时，往往伴随有侧向运动。所以在生产中，尽管按压缩比相等的原则设计压模、进行压制工作，但不等高制品的密度仍不能精确控制，以致产品内部存在有巨大的应力，造成很多压坏坯断裂，质量很难控制。为了进一步研究不等高制品的压制规律。本文通过模拟试验，观弥了不等高制品在压制过程中粉末的运动特点，提出了看法，并通过模拟试验加以证实。一、试验方法在试验中为了便于观察的模具的内衬材料是用5毫米厚的透阴有机玻璃板制成。模具外壁用15毫米厚的不锈钢板。两侧板均用螺栓固紧。模腔尺寸为250×5×250毫米。粉末采用320目的铝粉、YG8硬质合金混合粉。模腔内的粉末侧面分别用紫铜粉或 A1zO,粉作为着色粉，画出方格线，以便观察粉末的运动情况，必须指出，本试验没有采用通常所用的橡皮球〔3)。这是因为考虑到橡皮球尺寸过大时，颗粒的变形将掩盖粉末颗粒微小的侧向移动。为了观察不等高制品在压制过程中的移动规律。采用了二类种型的冲头。图1所示的为整体冲头，图5所示的为拚合冲头。为了查明粉末在不同情况下压制时，粉未的运动特点。将压制实验分为三种情况：〔〕在压缩比不等的情况下同时压制，〔b〕最终压缩比相等，但乐制的起妳时间和压制速度不等的情况下压制，〔c)按压制速率相等的情况下压制。为了观察在“压制速率相等”的情况下粉末运动规律，又特制了一种偏心轮装置，见图图5。二、结果和讨论关于在a种情况下压制时，粉末的运动特点，可以从模拟实验清楚地看出，见图1、图2。当冲头的压下距离一定时，如20毫米，见图(2)。对于A区和B区的粉未来说，此然E 缩的绝对值相等，但压缩比（即K值）不等。显然A区的压缩比小，K==80=1,3,B区的压第比大，K。=日=2。 hA 142

粉末冶金不等高制品压制规律的探讨粉末冶金教研室吴成狡解子章杨金辉张丽英目前国外对不等高制品压制规律的研究多是从压缩比方面进行的门〕、〔〕，并提出了压缩比相等的原则。但是压缩比相等的原则，只是从粉末的两个静止态，即装粉态和压制终了态的特征进行描述的。两其假设条件是粉末在压制过程中没有侧向运动。但实际压制时，往往伴随有侧向运动。所以在生产中，尽管按压缩比相等的原则设计压模、进行压制工作，但不等高制品的密度仍不能精确控制，以致产品内部存在有巨大的应力，造成很多压坯断裂，质量很难控制。为了进一步研究不等高制品的压制规律。本文通过模拟试验，观察了不等高制况在压制过程中粉末的运动特点，提出了看法，并通过模拟试验加以证实。一、试验方法在试验中为了便于观察的模具的内衬材料是用毫米厚的透明有机玻璃板制成。模具外壁用毫米厚的不锈钢板。两侧板均用螺栓固紧。模腔尺寸为、毫米。粉末采用目的铝粉、硬质合金混合粉。模腔内的粉末侧面分别用紫铜粉或，粉作为着色粉，画出方格线，以便观察粉末的运动情况。必须指出，本试验没有采用通常所用的橡皮球〔〕。这是因为考虑到橡皮球尺寸过大时，颗粒的变形将掩盖粉末颗粒微小的侧向移动。为了观察不等高制品在压制过程中的移动规律。采用了二类种型的冲头。图所示的为整体冲头，图所示的为拚合冲头。为了查明粉末在不同情况下压制时，粉末的运动特点。将压制实验分为三种情况〔的在压缩比不等的情况下同时压制，〔〕最终压缩比相等，但压制的起始时间和压制速度不等的情况下压制，〔〕按压制速率相等的情况下压制。为了观察在 “ 压制速率相等 ” 的情况下粉末运动规律，又特制了一种偏心轮装置，见图图。二、结果和讨论关于在种情况下压制时，粉末的运动特点，可以从模拟实验清楚地看出，见图、图。当冲头的压下距离一定时，如毫米，见图。对于区和区的粉末来说，员然压缩的绝对值相等，但压缩比即值不等。一入二匕︼︹︵二一一口曰一显然区的压缩比小一，一二一二、，，。，区明乒毛溯一乙人 “ 二一乙 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．01．017

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又会向低粉区侧向移动，见照片(3)。特别有趣的是，在其它条件相同的情况下，只有当高区的压制速度与低区的压制速度，达到某一特殊关系时（见后），各区的粉末才不会相互发生侧向移动。否则压制速度过大或过小时，都会产生侧向移动，只是侧向移动的方向不同而已。总之由b实验可以看出，不等高制品，尽管各区的最终压缩比已保证相等，但是在压制过程中，由于各区压制的起始时间和压制速度不同，仍然会使粉末，从不等高制品的一个区域，向另一区域发生侧向移动。只有在某些特殊的情况下，如高区先压△t秒，或各区以某种特殊的速度压制时，才不会出现侧向移动。因此不等高制品在压制中，如何保证各部分密度相等，这不但是一个急待解决的理论问题，也是一个迫切需要解决的实际问题。为进一步解决上述问题，并进一步考查不等高制品各区的压制参数与粉末侧向移动的关系，本文提出了“压制速率”这个概念。所谓“压制速率”，即指单位时间内，粉末被压缩掉的体积与压制前粉末体积的比（或百分比)。如图(3)所示：设：△V一粉末被压缩掉的体积（厘米3） v一粉末松装体积（厘米3） t一压制时间，即冲头由a点压到任意一点b所用时间（秒）则压制速率n。可用下列关系式表示门p= =H5=H (1) Vt =H.s.t 或 =合且-h100% -100%=H.t 式中：H一装粉高度（厘米） h一在任意时间t内压坯高度（厘米） s一压坯截面积（厘米2）（指等高制品）由式(1)可知，对等高制品来说，“压制速率”与压坯截面积和粉重无关。 ar 80 B H 40 04 图3 图4 根据“压制速率”的概念，本文进一步提出“按压制速率相等的原则”压制的概念。见图(4)。如果A、B两区域，在同一时刻内开始压制，而且所用的压制速率均相等则称之为“按压制速率相等的原则”压制。图5是为了观查“按压制速率相等的原则”而设计的模型图，△、B分别是A区、B区 144

又会向低粉区侧向移动，见照片。特别有趣的是，在其它条件相同的情况下，只有当高区的压制速度与低区的压制速度，达到某一特殊关系时见后，各区的粉末才不会相互发生侧向移动。否则压制速度过大或过小时，都会产生侧向移动，只是侧向移动的方向不同而已。总之由实验可以看出，不等高制品，尽管各区的最终压缩比已保证相等，但是在压制过程中，由于各区压制的起始时间和压制速度不同，仍然会使粉末，从不等高制品的一个区域，向另一区域发生侧向移动。只有在某些特殊的情况下，如高区先压 △ 秒，或各区以某种特殊的速度压制时，才不会出现侧向移动。因此不等高制品在压制中，如何保证各部分密度相等，这不但是一个急待解决的理论问题，也是一个迫切需要解决的实际问题。为进一步解决上述问题，并进一步考查不等高制品各区的压制参数与粉末侧向移动的关系，本文提出了 “ 压制速率 ” 这个概念。所谓 “ 压制速率 ” ，即指单位时间内，粉末被压缩掉的体积与压制前粉末体积的比或百分比。如图所示设 △ 一粉末被压缩掉的体积厘米 “ 一粉末松装体积厘米 ” 一压制时间，即冲头由点压到任意一点所用时间秒则压制速率月可用下列关系式表示 △ 一一 ” 产二一 ‘ △ ，一一万二王为二一日硕式中一装粉高度厘米一在任意时间内压坯高度厘米一压坯截面积厘米指等高制品由式可知，对等高制品来说， “ 压制速率 ” 与压坯截面积和粉重无关。卜荃’ 从卜，容女图图根据 “ 压制速率 ” 的概念，本文进一步提出 “ 按压制速率相等的原则 ” 压制的概念。见图。如果、两区域，在同一时刻内开始压制，而且所用的压制速率均相等则称之为 “ 按压制速率相等的原则 ” 压制。图是为了观查 “ 按压制速率相等的原则 ” 而设计的模型图，、分另是区、区

粉末的上冲头。其中上部的两个凸轮为同轴凸轮，区之‘ ，而且两个凸轮的轮廓线转过小角时，对齐乎的压一「虽按下式计算，见图、图。，一月 · 毫米，。一月产人一小 · 老米又式中一区凸轮对冲头的压一曰几 “爸米一区装粉高度毫米月。人一区压制速率秒一 ‘ 压下爪偏心矩一弓︸，六阵燕﹁叫司幕蔽，侧广 ’夕图图丫。一用凸轮旋转角度表示的区压制速率度一 ’ 一压制时间秒小一凸轮旋转角度度。同理区凸轮的计算式为一月。 · 毫米或。一。月小毫米因要按压制速率相等的原则压制，故刀。。，小均相等。由式两凸轮有下述关系一。可知在本实验中，。。日从模拟实验来看，粉末没有发生侧向移动。特别是在不等高分界线上，若色的垂线在压制的任何时刻内，都没有发生弯曲或平移。照片分另是凸伦旋转少之 “ ，。，匕。，。角度 · 粉末压缩的情况，照片约 ” 。日分别是凸轮旋转到匕。。，弓。 “ ，匕儿。 “ ，乙 “ 角度时。扮报任喻子况。在木实验，“ 当凸伦旋转周时，人奄米，。毫米。从照片可以清楚的否出、尽价丹区粉末在压不的几下邹出呢了密度不均匀的现象上下黄线出现 ’ 弯曲，但在不李洛分界线上。价色的垂 ‘ 〔浅没 ’ 夸曲，这说明粉末没有发生侧向移动。因此恨据实验洁果，引川浮出以下的结论，叩 “ 按压制速率御等以则压制法 ” ，能够消除不等高制品在压制中粉末的侧向移功。从实验结果可知，只要不等高制况在压制过程中，吝汉都按 “ 压制速率相等的原则 ” 压制时，则各区的平均密度必定相等。对于这种现象，可以从理论二进千分析，见图