粉末冶金原理教学配套课件建明第五章

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1、第5章粉体压制成形原理与技术5.1概述5.2粉体压制成形5.3普通压制成形过程5.4压制过程中力的分析5.5压制压力与压坯密度的关系5.6压坯密度对压坯强度的影响5.7压制压力对压坯强度的影响5.8压坯密度的分布分析5.9模具与压坯设计5.1概述成形是通过外加压力把粉末压制成所需几何形状且具有一定密度的过程。粉末成形时压力施加的方式、粉末特性和模具设计是决定最终密度的主要参数。在高硬度和脆性粉末成形时，加入成形剂是必要的。5.2粉体压制成形5.2.1粉末压制现象5.2.2粉末压制时的位移与变形5.2.3金属粉末的压坯强度5.2.1粉末压制现

2、象图5-1压制示意图1—阴模2—上模冲3—下模冲4—粉末5.2.2粉末压制时的位移与变形(1)粉末的位移粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成拱桥孔洞的现象，称为拱桥效应。(2)粉末的变形如前所述，粉末体在受压后体积大大减少，这是因为粉末在压制时不但发生了位移，而且发生了变形。5.2.2粉末压制时的位移与变形图5-2金属粉末压制过程中的简化阶段图5-3粉末位移的形式a)粉末颗粒的接近b)粉末颗粒的分离c)粉末颗粒的滑动d)粉末颗粒的转动e)粉末颗粒因粉碎而产生的移动(2)粉末的变形1)弹性变形。2)塑性变形。3

3、)脆性断裂。图5-4压制时粉末的变形图5-5压坯孔隙度、颗粒接触点数以及接触点处面积与压制压力的关系图5-6塑性粉末与脆性粉末压制行为的不同之处图5-8十四面体示意图图5-10金属粉末压制过程中的压坯密度-压制压力图5.2.3金属粉末的压坯强度1)粉末颗粒之间的机械啮合力。2)粉末颗粒表面原子之间的引力。图5-11压溃强度测定示意图图5-12电解铜粉压坯的抗弯强度与成形压力的关系图5-14电解铜粉的转鼓试验压坯强度5.3普通压制成形过程5.3.1刚性模压制5.3.2模压产品分类5.3.1刚性模压制图5-16传统粉末压制工艺中的模冲和模具5.

4、3.1刚性模压制图5-17粉末压制过程中各部分的相对运动5.3.1刚性模压制表5-1粉末冶金零件的分类5.3.2模压产品分类图5-18四类模压成形产品的外形结构示意图a)第1类产品b)第2类产品c)第3类产品d)第4类产品5.4压制过程中力的分析5.4.1应力和应力分布5.4.2侧压力和模壁摩擦力5.4.3脱模压力5.4.4弹性后效5.4.1应力和应力分布图5-19压模内模冲、模壁和底部的应力分布—模冲压力—模壁压力—底部压力—模冲的剪切应力—模壁的剪切应力—底部的切应力h—两断面间距离H—最大距离μ—摩擦因数5.4.2侧压力和

5、模壁摩擦力图5-20压坯受力示意图5.4.2侧压力和模壁摩擦力表5-2侧压系数与压力及密度的关系5.4.2侧压力和模壁摩擦力图5-21压制压力、侧压力、侧压系数与压坯密度的关系5.4.2侧压力和模壁摩擦力图5-22用于测定压力分布的压模示意图1—模冲2—凹模3—支持粉末用铁底座4、6—小球5—支持凹模用铜垫圈7—压模底座5.4.2侧压力和模壁摩擦力图5-23下模冲的压力P′与总压制压力P的关系1—用硬脂酸润滑模壁2、3—用二硫化钼润滑模壁4—无润滑剂5.4.2侧压力和模壁摩擦力表5-3压坯尺寸与压坯比表面积的关系5.4.2侧压力和模壁摩擦力

6、图5-24铜粉压坯中的压力分布与压坯高度的关系5.4.3脱模压力图5-25脱模压力与压制压力的关系1—铁粉2—添加质量分数为2%石墨的铁粉5.4.4弹性后效图5-26径向弹性后效与压制压力的关系5.4.4弹性后效图5-27轴向弹性后效与压制压力的关系1—雾化铝粉2—研磨铬粉3—旋涡铁粉4—电解铁粉(=1.42%)5—电解铜粉6—电解铁粉(=25%)5.5压制压力与压坯密度的关系5.5.1金属粉末压制时压坯密度的变化规律5.5.2压制压力与压坯密度关系的解析5.5.1金属粉末压制时压坯密度的变化规律图5-28压坯密度与成形压力的关系5.5

7、.1金属粉末压制时压坯密度的变化规律图5-29各种粉末的成形压力和压坯密度的关系1—结晶银粉2—粗电解铜粉(100目)3—析出细铜粉4—电解细铜粉5—喷雾锡粉6—软纯电解铁粉7—氢还原铁粉8—纯铁粉9—退火粉碎钢粉5.5.2压制压力与压坯密度关系的解析1.巴尔申压制理论2.川北公夫压制理论简介3.黄培云压制理论简介1.巴尔申压制理论1.巴尔申压制理论图5-30压制过程示意图1.巴尔申压制理论图5-32典型实际压制图1.巴尔申压制理论表5-4临界应力与粉末压缩程度之间的关系2.川北公夫压制理论简介1)粉末层内所有各点的单位压力相等。2)粉末

8、层内各点的压力是外力和粉末内固有的内压力之和，产生这种内压力的原因虽然暂时还不清楚，但可以根据粉末的聚集力或吸附力来考虑，它和粉末的屈服值有密切关系。3)粉末层各断面上的外压力与