《粉末冶金模具设计》PPT课件

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1、2021/9/171粉末冶金原理及模具材料科学与工程学院2021/9/1723.1压制过程和精整过程中力的计算3.2压坯密度分布与压制方式的关系3.3不等高压坯压模的设计原理粉末装填系数相同或相近压制时压缩比相同或相近压制速率相同或相近3.4组合模具的设计原理第3章粉末冶金模具设计原理目的压坯：相对均匀的压实密度形状完整，具有一定强度3.5压制过程的图示2021/9/173压制压力的计算模压过程的总压制力等于净压力与外摩擦力之和单位压制压力与压坯密度定量关系的研究，是近60年来粉末成形理论研究的主要内容脱模力的计算压制压力去掉后，侧压力因为高度方向的弹性后效，侧压力会下降35

2、~77%2021/9/174在低速高单位压制压力条件下，塑性金属粉末易发生“模瘤”；模具表面质量差、润滑不良和模温过高，加重模瘤现象。严重时脱模压力超过压制压力，使得模具拉伤。无润滑塑性金属粉末应当避免高压压制F脱＝μ静P侧剩S侧P侧剩＝E∑R剩(m2-1)/2RP侧剩=jξ0ρP2021/9/175其中：∑R剩：卸压后阴模半径上剩余的变形量；j：剩余侧压强与侧压强之比，决定于模具的刚度；m：阴模外径与内径之比；ρ：压坯的相对密度当相对密度为：0.80~0.85时，m=2~4，可粗略估算：对于铁基：P侧剩=0.18~0.20P对于铜基：P侧剩=0.20~0.22P2021/9

3、/176精整压力的计算外箍内的精整：精整压力Fc=F1+F2+F3其中：F1为实现轴套纯变形所需要的力；F2为克服整形区外摩擦所需的力；F3克服内摩擦所需的力。精整压力计算公式Fc=Pc(S+μQ)+0.58σαS2其中：Pc为精整区的平均单位压力；Q为阴模精整区的工作面积；σ为精整件的塑性变形抗力(三向压力)；α为阴模入口端的角度；S2为精整区轴套的横截面积2021/9/177内胀外精整精整压力计算与外箍内时相同；整形区的单位精整压力为Pc=σ/[1+(S+μQ)/2S2]在此：σ为单向压缩条件下材料塑性变形的抗力通常内胀外精整方式的精整压力几乎只有外箍内精整方式的十分之一

4、材料塑性变形抗力与材质、组织和孔隙率密切关连2021/9/178压坯密度分布与压制方式的关系压坯密度分布不均匀的地方，常常是压坯截面积发生变化的分界处；脱模时这种部位也容易产生裂纹，烧结时易引起变形。影响压坯密度分布均匀性的因素：粉末成分和性能模具表面质量摩擦力压制时粉体产生柱式流动，几乎不产生明显的横向流动2021/9/179压坯中中立层的位置可以表示压坯密度分布的均匀程度。通过压制方式和压模结构合理选择使中立层2边受相同压缩，提高密度分布均匀性2021/9/1710d粉—粉末松装密度；d1—第一次压制后压坯平均密度；第一次压制后：d粉H粉=d1h1x=h1-hd粉H粉=d

5、1(h+x)∴x=(d粉H粉-d1h)/d1第二次压制后：d粉H粉=dhd粉=d·h/H粉x=(d-d1)h/d1;k=H粉/h=(l+h)/h∴x=(d-d1)l/d1(k-1);y=x/l·100%2021/9/1711压力相等时双向压制与非同时双向压制的效果相同非同时双向压制中第二次压制的模冲移动距离：x=(d2-d1)h/d1或者y=x/l=100(d2-d1)/d1(k-1)其中：d2为要求的压坯平均密度；d1为单向压制的平均密度；h为压坯高度；k为压缩比；l为装粉高度与压坯高度之差。2021/9/1712非同时双向压制原理为压模结构设计提供了压坯密度均匀分布的理论

6、基础；也为粉末压机的设计提供了重要基础，使得多凸轮和凸轮曲柄粉末压机更好地满足粉末压坯密度均匀分布的要求。2021/9/1713摩擦压制在压制过程中，让阴模或芯杆与样品侧面产生同向相对移动，即运动得更快，借助粉末与模壁之间的摩擦，带动与阴模或芯杆接触的粉末层移动，从而可改善沿压坯高度方向的密度分布均匀性。2021/9/17142021/9/17152021/9/1716压制方式的选择依据压制方式和方法不同，上、下模冲、芯杆和阴模相对于粉末压坯的相对运动方向及速度也不同，从而使外摩擦对压坯密度的均匀分布产生有害或者有利的影响。单向压制S侧max/S=[1-(ρ下/ρ上)m]/μ

7、ξ=K当柱状压坯S侧/S