簡述粉末冶金成型方法

1、簡述粉末冶金成型方法作者：阮志光來源：科技資訊2015年第5期阮志光(佛山市常捷粉末冶金科技有限公司廣東佛山528300)摘要:粉末冶金成型是將金屬粉末或混合料裝在陰模型腔內(nèi)，通過模沖對粉末施加壓力壓 制成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度坯塊的工藝。成型的方法合理與否直接決定產(chǎn)品能否 順利生產(chǎn)以及能否具備批量生產(chǎn)的能力，降低成本。此外成型的效果將影響產(chǎn)品隨后的工序和 產(chǎn)品的最終質(zhì)量。該文通過闡述粉末冶金模壓成型常見的幾種方法，以及不同的方法對應(yīng)的原 理及其壓制的坯件的密度分布。并為不同類型產(chǎn)品的成型壓制如何選擇最合適的方法提供理論 依據(jù)。關(guān)鍵詞:單向壓制雙向壓制中圖分類號:TP217.4文獻標

2、識碼:A文章編號:1672-3791(2015)02(b)-0090-01作者簡介：阮志光(1985)男，廣東佛山人，本科，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，主要從事粉末 冶金的研發(fā)工作.粉末冶金是用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合料)作為原料，經(jīng)過成型和燒結(jié)制 造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝過程1。隨著粉末冶金技術(shù)發(fā)的發(fā)展，粉末冶 金產(chǎn)品的性能要求也不斷提高，相對產(chǎn)生多種不同的成型方法。目前傳統(tǒng)壓制成型方法有：單向 壓制和雙向壓制兩種。其中雙向壓制又分為陰模浮動式壓制和陰模拉下式壓制。1 成型方法1.1單向壓制單向壓制工作原理：陰模型腔和下模沖的位置固定不動，上模沖在壓機凸輪帶動下，向下

3、進 入陰模型腔，并對陰模型腔的粉末加壓，使粉末壓制成具有一定密度和強度的坯件2-3。單向壓制的一個循環(huán)有以下步驟。A粉末充填:粉末通過手工或者動送粉器的送粉，利用粉末重力充填在陰模型腔中。B單向壓制:粉末填充完畢后，陰模型腔與下模沖位置固定不變，上模沖在壓機凸輪帶動下， 向下進入陰模型腔，使粉末壓制成成具有一定密度和強度的坯件。C保壓:為了使壓力得到有效傳遞，保證坯件密度分布均勻，上模沖應(yīng)在180度的成型壓制 位置下保持不動一段時間，使坯件中空氣有足夠時間逸出4。D脫模:保壓結(jié)束后，上模沖由壓機凸輪復(fù)位帶動向上脫離陰模型腔，下模沖則由壓機的下 氣缸的作用力作用下把坯件頂出陰模型腔。E復(fù)位:上模

4、沖退到最高點，送粉器把壓制的坯件推出，同時下模沖退回固定位置，同時粉 末在重力作用下充填在陰模型腔中。1.2雙向壓制雙向壓制一般分為陰模浮動式壓制和陰模拉下式壓制。1.2.1陰模浮動式壓制陰模浮動式壓制工作原理：陰模由彈簧支承，處于浮動狀態(tài)，下模沖固定不動，上模沖在凸 輪帶動下向下進入陰模型腔，對粉末施加向下壓力。開始加壓時，由于粉末與陰模型腔壁間摩 擦力小于彈簧支承力，只有上模沖向下移動，隨著壓力增大，粉末對陰模型腔壁間的摩擦力大 于彈簧支承力時，陰模型腔與上模沖一起向下運動，與下模沖間產(chǎn)生相對移動，從而達到雙向 壓制的效果2-3。陰模浮動式壓制的一個循環(huán)有以下步驟。A裝料:手工或者由自動送

5、粉器把粉末均勻裝入陰模型腔。B上沖下壓:粉末填充完畢后，陰模彈簧支撐，下模沖位置固定不變，上模沖在壓機凸輪帶 動下，向下進入陰模型腔，對陰模型腔中的粉末施加向下壓力。C陰模浮動：隨著上模沖施加的壓力不斷增大，粉末對陰模型腔壁間的摩擦力也不斷增大， 當(dāng)此摩擦力大于陰模型腔的彈簧支撐力時，陰模型腔與上模沖一起向下運動，直到坯件成型。D保壓:為了使壓力得到有效傳遞，保證坯件密度分布均勻，上模沖和陰模型腔向下運動至 坯件成型的位置下保持不動一段時間，使坯件中空氣有足夠時間逸出4。E脫模:保壓結(jié)束后，上模沖由壓機凸輪復(fù)位帶動向上脫離陰模型腔，陰模則由壓機下壓氣 缸的向下拉力往下退，直到坯件從陰模型腔脫出

6、。F復(fù)位:上模沖退到最高點，送粉器推出從陰模型腔脫出的坯件，然后陰模由彈簧支撐恢復(fù) 到粉末充填位置，同時粉末在重力作用下充填在陰模型腔中。1.2.2陰模拉下式壓制下模沖固定位置不動，上模沖在凸輪的帶動下，向下進入陰模型并對型腔中的粉末施加向 下壓力的同時，陰模型腔也由于受壓機下壓氣缸的向下拉力，使其與上模沖一起向下運動，相 對下模沖形成向上運動。從而實現(xiàn)上沖和下沖的雙向壓制2-3。陰模拉下式壓制過程一個循環(huán)有以下步驟。A裝料:手工或者由自動送粉器把粉末均勻裝入陰模型腔。B雙向壓制:粉末填充完畢后，上沖在凸輪的帶動下，向下進入陰模型腔并對型腔粉末施加 向下壓力的同時，陰模也在壓機下壓氣缸的向下拉

7、力作用下一起向下運動，使下模沖相對陰模 向上運動。C保壓:為了使壓力得到有效傳遞，保證坯件密度分布均勻，在上、下模沖和陰模型腔相對 位置不變的前提下保持不動一段時間，使坯件中空氣有足夠時間逸出4。D脫模:保壓結(jié)束后，上模沖由壓機凸輪復(fù)位帶動向上脫離陰模型腔，陰模則由壓機下壓氣 缸的向下拉力往下退，直到坯件從陰模型腔脫出。E復(fù)位:上模沖退到最高點，送粉器推出從陰模型腔脫出的坯件，然后陰模卸去下壓氣缸壓 力，恢復(fù)到粉末充填位置，同時粉末在重力作用下充填在陰模型腔中。2壓制方式與坯件密度的關(guān)系以及它們應(yīng)用2.1單向壓制坯件與密度關(guān)系單向壓制的密度分析:從壓制原理可知，單向壓制的壓力是從上模沖方向向下

8、傳遞。與上模 沖相接觸的坯件上層，從橫向分析，密度從中心向邊緣逐步增大，頂部的邊緣部門密度最高， 這是由于壓制過程在陰模型腔壁會對粉末產(chǎn)生橫向反作用力，所以邊緣比心部高。從縱向分析， 密度從上往下逐漸減少。這時由于壓力在密實粉末過程，粉末發(fā)生滑移和變形會產(chǎn)生向上的反 作用力，隨著傳遞的壓力不斷減少，粉末更難發(fā)生滑移變形，最終導(dǎo)致底部坯件的密度低5。 由此可知，單壓制坯件密度分布從邊緣向中心，從上到下逐漸減少。2.2雙向壓制坯件與密度關(guān)系雙壓制的密度分析:從雙向壓制原理可知，雙向壓制的壓力是從兩端向中心傳遞。與模沖接 觸的坯件兩端，橫向分析，密度同樣從中心向邊緣逐步增大，理論跟單向壓制一致。從縱

9、向分 析，由于壓力從兩端向中心傳遞，所以坯件兩端的粉末能充分發(fā)生滑移變形現(xiàn)象，密度高，而 隨著壓力傳遞減少，心部密度粉末不能充分滑移變形，密度低。由此可知，雙向壓制坯件密度 分布:從邊緣向中心逐漸減少，但坯件由于受兩端壓力壓制，降低坯件的高徑比，減少壓力沿高 度而減少的差異，密度分布更均勻5。3結(jié)語隨著社會科技的不斷發(fā)展，粉末冶金也發(fā)生翻天覆地的變化，各式的成型壓制方法不斷出 現(xiàn)。但無論那種壓制方式（摩擦芯棒壓制，下模沖浮動壓制，組合沖壓制，換向壓制等）都可以 從上述3種壓制方法的原理中找到理論基礎(chǔ)。因此掌握上述3種方法的原理和應(yīng)用原則就能為 粉末冶金模具設(shè)計大打下堅實基礎(chǔ)。參考文獻1黃培云.粉末冶金原理M.北京：冶金工業(yè)出版社，1997（2006. 1重?。?.2中南礦冶學(xué)院粉末冶金教研室.粉末冶