粉末压制成形新技术.ppt

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成形方法成形方法成成形形是是粉粉末末冶冶金金工工艺艺的的重重要要步步骤骤。

成成形形的的目目的的是是制制得得具具有有一一定定形形状状、尺尺寸寸、密密度度和和强强度度的的压压坯坯。

粉粉末末冶冶金金常常用用的成形方法如的成形方法如下下所示所示。

模压成形是最基本方法。

模压成形是最基本方法。

松松装装烧烧结结粉粉浆浆浇浇注注模模压压成成形形热热压压成成形形等等静静压压成成形形轧轧制制成成形形离离心心成成形形挤挤压压成成形形爆爆炸炸成成形形成形成形无压成形无压成形加压成形加压成形粉末粉末压制成形压制成形新技术新技术1.1.粉末预处理粉末预处理预处理包括：

预处理包括：

粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂等。

等。

粉粉末末的的预预先先退退火火可可使使氧氧化化物物还还原原，降降低低碳碳和和其其他他杂杂质质的的含含量量，提提高高粉粉末末的的纯纯度度；同同时时，还还能能消消除除粉粉末末的的加加工工硬硬化化、稳稳定定粉末的晶体结构粉末的晶体结构。

筛分筛分的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。

的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。

混混合合一一般般是是指指将将两两种种或或两两种种以以上上不不同同成成分分的的粉粉末末混混合合均均匀匀的的过程程。

混合可采用。

混合可采用机械法和化学法机械法和化学法。

制制粒粒是是将将小小颗颗粒粒的的粉粉末末制制成成大大颗颗粒粒或或团团粒粒的的工工序序，以以此此来来改善粉末的流动性。

改善粉末的流动性。

第二章第二章粉末粉末压制成形压制成形新技术新技术2.2.压制成形压制成形压压模模压压制制是是将将置置于于压压模模内内的的松松散散粉粉末末施施加加一一定定的的压压力力后后，成成为为具具有有一一定定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。

尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。

粉粉末末的的压压缩缩过过程程一一般般采采用用压压坯坯密密度度成成形形压压力力曲曲线线来来表表示示。

压压坯坯密密度度变变化化分分为为三三个个阶阶段段。

滑滑动动阶阶段段：

在在压压力力作作用用下下粉粉末末颗颗粒粒发发生生相相对对位位移移，填填充充孔孔隙隙，压压坯坯密密度度随随压压力力增增加加而而急急剧剧增增加加；二二是是粉粉末末体体出出现现压压缩缩阻阻力力，即即使使再再加加压压其其孔孔隙隙度度不不能能再再减减少少，密密度度不不随随压压力力增增高高而而明明显显变变化化；三三是是当当压压力力超超过过粉粉末末颗颗粒粒的的临临界界压压力力时时，粉粉末末颗颗粒粒开开始始变变形形，从从而而使使其其密密度度又又随随压力增高而增加。

压力增高而增加。

模压示意图模压示意图压坯密度与压力压坯密度与压力压压坯坯密密度度分分布布不不均均匀匀：

用用石石墨墨粉粉作作隔隔层层的的单单向向压压制制实实验验，得得到到如如图图5-45-4所所示示的的压压坯坯形形状状，各各层层的的厚厚度度和和形形状状均均发发生生了了变变化化，由由图图5-55-5可可知知在在任任何何垂垂直直面面上上，上上层层密密度度比比下下层层密密度度大大；在在水水平平面面上上，接接近近上上模模冲冲的的断断面面的的密密度度分分布布是是两两边边大大，中中间间小小；而而远远离离上上模模冲冲的的截截面面的的密密度度分分别别是是中中间间大大，两边小。

两边小。

因因为为粉粉末末体体在在压压模模内内受受力力后后向向各各个个方方向向流流动动，于于是是引引起起垂垂直直于于压压模模壁壁的的侧侧压压力力。

侧侧压压力力引引起起摩摩擦擦力力，会会使使压压坯坯在高度方向存在明显的压力降。

在高度方向存在明显的压力降。

a）压制前压制前b）压制后压制后用石墨粉作隔层的单向压坯用石墨粉作隔层的单向压坯a）单向压制）单向压制b）双向压制双向压制压坯密度沿高度分布图压坯密度沿高度分布图为为了了改改善善压压坯坯密密度度的的不不均均匀匀性性，一一般般采采取取以下措施：

以下措施：

1）减减小小摩摩擦擦力力：

模模具具内内壁壁上上涂涂润润滑滑油油或或采采用用内内壁更光洁的模具；壁更光洁的模具；2）采采用用双双向向压压制制以以改改善善压压坯坯密密度度分分布布的的不不均均匀匀性；性；3）模具设计时尽量降低高径比）模具设计时尽量降低高径比。

a）单向压制单向压制b）双向压制双向压制压坯密度沿高度方向的分布图压坯密度沿高度方向的分布图粉粉末末的的压压制制一一般般在在普普通通机机械械式式压压力力机机或或液液压压机机上上进进行行。

常用的压力机吨位一般为常用的压力机吨位一般为5005005000kN5000kN。

a）a）填充粉料填充粉料b）b）双向压坯双向压坯c）c）上冲模复位上冲模复位d）d）顶出坯块顶出坯块双向压制粉末冶金坯块工步示意图双向压制粉末冶金坯块工步示意图传统压制技术的局限传统压制技术的局限11、模具要求高，占用生产成本比例大；、模具要求高，占用生产成本比例大；22、所加工部件尺寸受到限制；、所加工部件尺寸受到限制；33、部件密度分布不均匀；、部件密度分布不均匀；44、脱模困难，工序长，生产效率低。

、脱模困难，工序长，生产效率低。

昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术1.动磁压制技术动磁压制技术原理原理:

将粉末装于一个导电的容将粉末装于一个导电的容器器（护套护套）内内,置于高强磁场线圈置于高强磁场线圈的中心腔中。

电容器放电在数的中心腔中。

电容器放电在数微秒内对线圈通入高脉冲电流微秒内对线圈通入高脉冲电流,线圈腔中形成磁场线圈腔中形成磁场,护套内产生护套内产生感应电流。

感应电流与施加磁感应电流。

感应电流与施加磁场相互作用场相互作用,产生由外向内压缩产生由外向内压缩护套的磁力护套的磁力,因而粉末得到二维因而粉末得到二维压制。

整个压制过程不足压制。

整个压制过程不足1ms。

昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术动磁压制的优点动磁压制的优点:

由于不使用模具由于不使用模具,成型时模壁摩擦减少到成型时模壁摩擦减少到00，因而可，因而可达到更高的压制压力达到更高的压制压力,有利于提高产品，并且生产成有利于提高产品，并且生产成本低；本低；由于在任何温度与气氛中均可施压由于在任何温度与气氛中均可施压,并适用于所有材并适用于所有材料料,因而工作条件更加灵活；因而工作条件更加灵活；由于这一工艺不使用润滑剂与粘结剂由于这一工艺不使用润滑剂与粘结剂,因而成型产因而成型产品中不含有杂质，性能较高，而且还有利于环保。

品中不含有杂质，性能较高，而且还有利于环保。

昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术许多合金钢粉用动磁压制做过实验许多合金钢粉用动磁压制做过实验,粉末中不粉末中不添加任何润滑剂添加任何润滑剂,生坯密度均在生坯密度均在95%以上。

动磁压以上。

动磁压制件可以在常规烧结条件下进行烧结制件可以在常规烧结条件下进行烧结,其力学性能其力学性能高于传统压制件。

动磁压制适用于制造柱形对称高于传统压制件。

动磁压制适用于制造柱形对称的近终形件、薄壁管、纵横比高的零件和内部形的近终形件、薄壁管、纵横比高的零件和内部形状复杂的零件。

状复杂的零件。

1.动磁压制技术动磁压制技术昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术动磁压制有可能使电机设计与制造方法产生革动磁压制有可能使电机设计与制造方法产生革命性变化命性变化,由粉末材料一次制成近终形定子与转子由粉末材料一次制成近终形定子与转子,从而获得高性能产品从而获得高性能产品,大大降低生产成本。

大大降低生产成本。

动磁压制正用于开发高性能粘结钕铁硼磁体与动磁压制正用于开发高性能粘结钕铁硼磁体与烧结钐钴磁体。

由于动磁压制的粘结钕铁硼磁体密烧结钐钴磁体。

由于动磁压制的粘结钕铁硼磁体密度高度高,其磁能积可提高其磁能积可提高15%-20%15%-20%。

1.动磁压制技术动磁压制技术昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术动磁压制的亚毫秒压制过程有助于保持材动磁压制的亚毫秒压制过程有助于保持材料的显微结构不变料的显微结构不变,因而也提高了材料性能。

因而也提高了材料性能。

对于象、与陶瓷粉末等难压制材料对于象、与陶瓷粉末等难压制材料,动动磁压制可达到较高的密度磁压制可达到较高的密度,从而降低烧结收缩从而降低烧结收缩率。

目前许多动磁压制的应用已接近工业化率。

目前许多动磁压制的应用已接近工业化阶段阶段,第一台动磁压制系统已在运行中。

第一台动磁压制系统已在运行中。

1.动磁压制技术动磁压制技术昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术2.高速压制高速压制瑞典开发出粉末冶金用高速压制法。

这可能是瑞典开发出粉末冶金用高速压制法。

这可能是粉末冶金工业的又一次重大技术突破。

高速压制采粉末冶金工业的又一次重大技术突破。

高速压制采用液压冲击机用液压冲击机,它与传统压制有许多相似之处它与传统压制有许多相似之处,但关但关键是压制速度比传统快键是压制速度比传统快50050010001000倍倍,其压头速度高其压头速度高达达230m/s,因而适用于大批量生产。

液压驱动的重因而适用于大批量生产。

液压驱动的重锤锤（5（512001200kg）可产生强烈冲击波可产生强烈冲击波,0.02s,0.02s内将压制内将压制能量通过压模传给粉末进行致密化。

重锤的质量与能量通过压模传给粉末进行致密化。

重锤的质量与冲击时的速度决定压制能量与致密化程度。

冲击时的速度决定压制能量与致密化程度。

昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术2.高速压制高速压制高速压制的另一个特点是产生多重冲击高速压制的另一个特点是产生多重冲击波，间隔约波，间隔约03s的一个个附加冲击波将密度的一个个附加冲击波将密度不断提高。

这种多重冲击提高密度的一个优不断提高。

这种多重冲击提高密度的一个优点是点是,可用比传统压制小的设备制造重达可用比传统压制小的设备制造重达5kg以上的大零件。

以上的大零件。

高速压制适用于制造阀座、气门导管、高速压制适用于制造阀座、气门导管、主轴承盖、轮毂、齿轮、法兰、连杆、轴套主轴承盖、轮毂、齿轮、法兰、连杆、轴套及轴承座圈等产品。

及轴承座圈等产品。

昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术2.高速压制高速压制与传统压制相比与传统压制相比与传统压制相比与传统压制相比,高速压制的优点是：

高速压制的优点是：

高速压制的优点是：

高速压制的优点是：

压制件密度提高，提高幅度在压制件密度提高，提高幅度在压制件密度提高，提高幅度在压制件密度提高，提高幅度在0.3g/cm0.3g/cm33左右；左右；左右；左右；压制件抗拉强度可提高压制件抗拉强度可提高压制件抗拉强度可提高压制件抗拉强度可提高20%20%25%25%；高速压制压坯径向弹性后效很小高速压制压坯径向弹性后效很小高速压制压坯径向弹性后效很小高速压制压坯径向弹性后效很小,脱模力较低；脱模力较低；脱模力较低；脱模力较低；高速压制的密度较均匀高速压制的密度较均匀高速压制的密度较均匀高速压制的密度较均匀,其偏差小于其偏差小于其偏差小于其偏差小于0.01g/cm0.01g/cm33。

昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院胡劲胡劲第二章第二章粉末冶金成型新技术粉末冶金成型新技术3.3.温压成型技术温压成型技术温压技术是近几年新发展的一项新技术。

它是温压技术是近几年新发展的一项新技术。

它是在混合物中添加高温新型润滑剂，然后将粉末和在混合物中添加高温新型润滑剂，然后将粉末和模具加热至模具加热至423K左右进行刚性模压制，最后采用左右进行刚性模压制，最后采用传统的