模压成型

模压成型汇报人：胡斌2016年4月15日成型基本概念及过程一、成型基本概念1、定义：将粉末压实成所需形状坯块的过程2、基本要求:具有一定的强度和工艺规定的尺寸3、特点：合金生产中操作性最强的工艺过程，保证硬质合金毛坯精度和表观质量的关键工序。4、成型方法：模压成型、挤压成型、等静压成型、注射成型、轧制成型，其中模压成型应用最多最广。压制过程中的三个阶段：1、压块密度随压力增加而迅速增大；孔隙急剧减少。2、压块密度增加缓慢，因孔隙在1阶段中大量消除，继续加压只是让颗粒发生弹性屈服变形。3、压力的增大可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压力下产生塑性变形或脆性断裂。因颗粒的脆性断裂形成碎块填入孔隙，压块密度随之增大。成型基本概念及过程1、压制压力：压制压力分二部分；一是没有摩擦的条件下，使粉末压实到一定程度所需的压力为“静压力”（P1）；二是克服粉末颗粒和压模之间摩擦的压力为“侧压力”（P2）。压制压力P=P1+P2侧压系数=侧压力P2÷压制压力P=粉末的泊松系数u÷（1-u）2、压制过程中的压力分布：引起压力分布不匀的主要原因是粉末颗粒之间以及粉末与模壁之间的摩擦力。压块高度越高，压力分布越不均匀。实行双向加压或增大压坯直径，能减少压力分布的不均匀性。3.收缩系数收缩系数是压坯尺寸与烧结后尺寸之比。反应压制品到烧结品的收缩情况平均线收缩系数k=C1是指体积收缩率收缩系数和压坯密度成正比，压坯密度越大，收缩系数越小，由于压坯密度各部位不一样，因此，收缩系数也会有不一样。通常以压制不出现分层的最大密度（或者最大压力）来定收缩系数。（有利于压坯的强度和烧结后产品的孔隙度）。注：收缩系数太大，可能存在未压好的现象。31C4、压制密度在压制过程中，压块中各部位的密度则随压制压力衰减而减小，压制压力衰减不可避免，因此理论上压坯密度分布不均匀也是不可避免的。压制质量控制的任务是尽可能设法减小压制过程中的压力损失，是压块密度分布不均匀程度降低；ps：装粉方式不正确，使压块不同部位压缩程度不一致，也会造成压块密度不均匀。压制方式及其特点：模压成型的压制方式分为单向压制和双向压制1、单向压制是指从一个方向对粉末施加压力使之成型单向压制由于压制设备和模具都相对简单，操作更容易，但其压制的产品密度分布不均匀，烧结后容易造成局部位置密度不好、产品锥度、弯曲变形大等现象2、双向压制是指从两个相反的方向对粉末施加压力使之成型的压制方式，由于加压的时间不同分为：同步双向，分布双向和差动式双向三种方式。其压制的产品密度分布相对均匀，密度差小，适合质量和精度要求比较高的产品生产。圆柱形压块不同部位的密度大小及烧结收缩后的外形脱模方式及其特点模压成型的脱模方式可分为：顶出脱模、下拉脱模、和预载脱模三种方式。(a).顶出脱模方式及其特点顶出脱模方式是压坯脱出时，阴模不动，靠下冲头的向上运动将压坯顶出阴模的脱模方式：（杠杆压机、凸轮式老压机）顶出脱模是靠下冲头的向上运动带动压坯向上运动而使压坯脱出的，大多是靠杠杆作用产生的，加上下冲头的导向面很短，压坯顶出很难垂直上升，整个过程不会太平稳，所以易造成压坯的脱出裂纹。脱模方式及其特点(b).下拉脱模方式及其特点下拉脱模方式是指压坯脱出时，下冲头和压坯不动，靠阴模的下拉将压坯脱出阴模的脱模方式（TPA自动压机，液压机）下拉脱模时，下冲头和压坯不动，阴模继续向下运动到压坯脱出的位置而使压坯脱出。由于下冲头和压坯保持不动，只是阴模对其相对垂直下拉运动，压坯脱出比较平稳，所以不易产生压坯的脱出裂纹。脱模方式及其特点(c).预载脱模方式及其特点预载脱模方式是压坯脱出时，上冲头仍以一定的压力在压坯上，到压坯完全脱出阴模后，上冲头才迅速的离开压坯，预载脱模大多是下来脱模的基础上增加了预载功能（300T压力）预载脱模方式是在即将开始脱模时，上冲头仍以一定的压力在压坯上，因此能较好的客服压坯的弹性后效作用，有效的防止因弹性后效而产生的脱出裂纹。弹性后效1.弹性内应力：粉末颗粒内部和颗粒间接触表面上，由于原子间引力和吸力的相互作用，会产生一个与颗粒受力方向相反，并力求阻止颗粒变形，以便达到与压制压力平衡的作用力叫弹性内应力。2.在除去压制压力和把压块脱模后，由于弹性内应力的松弛作用而引起压块体积膨胀的现象叫弹性后效。在压制压力下，粉末颗粒往往都会产生不同的弹性变形，压力取消后，在弹性内应力的作用小，会使粉末颗粒恢复，表现为尺寸增加，体积膨胀。弹性后效降低了粉末颗粒之间的结合应力，这种应力往往不在每一个接触区域均衡的发生，某些颗粒之间结合应力降低，甚至完全脱离接触，形成分层，而另一些颗粒之间的结合应力可能完全保持。弹性后效3、弹性后效的决定因素(1).粉末颗粒间的结合强度越低，弹性后效就会越严重，一切提高粉末颗粒结合强度的因素，都会导致弹性后效的降低。(2).粉末颗粒的接触应力越高，即粉末颗粒的弹性表型越大，弹性后效就越严重，一切提高粉末颗粒间接触应力的因素，都会导致弹性后效的增加。弹性后效产生的弹性张力若大于粉末之间的结合力，会使粉末之间脱离接触，压坯便会发生分层和裂纹。影响压制品质量的各种因素压制质量：是指压制品单重、尺寸是否准确，密度是否均匀，是否有分层、裂纹、为压好、掉边掉角等现象。一、原料特性和混合料质量1、细粉末由于其表面积大，粉末之间，粉末与模壁之间摩檫力大，所以相对粗颗粒要求有更大的压力，更大的压力往往会导致分层，适当增大压模的收缩系数和加大增塑剂的比例（超细颗粒与中粗颗粒石蜡加量不一样）2、含钴量多的混合料压制性能好，总碳高的压制性能相比总碳低的压制性能差（补加了炭黑C）对自压来说，要求混合料有较好的流动性（流速），流动性不好，或同一批混合料松装密度不均匀，造成单模装量不一样，产品单重波动，尺寸波动。3、混合料干湿程度也影响压制性能，混合料过干，使其变硬，可塑性差，增塑剂的粘结性和润滑作用减弱，压制变形和粒子破碎困难，制品强度降低，混合料太湿，流动性差，滑动阻力大，故易产生粘模和分层等现象。二、压力机性能的影响1、压制速度为保证产品成型的质量，必须选择合理的压制速度，有些产品压制速度过快，很难成型，而且要求在最大压力时保压一段时间，这样压力传递更加均匀，颗粒有时间进行最紧密的排列，混合料内的气体有时间跑出来2、压制压力采用限位器压制，当单重增加时，压制高度不变，作用在压制品上的压力增大，容易分层。采用恒定压力压制，压力不变，当压制单重增大或混合料细，制品密度不变，压制高度增加。压制压力控制：不使压制品分层的最大压力，从而获得最大的密度和强度（压力过小，易出现未压好的现象）3、压力计刚性、振动、垂直度、和水平一般要求压力机有较好的刚性。压机刚性好，当单重波动时或混合料较干时，压制品高度变化小，制品的密度增加较大，刚性不好，则压制品高度变大，密度增加较小。压力机的振动，会使压制品产生裂纹。压制时上冲头不垂直运动，会使压制品受压不均而分层，制品两边尺寸发生偏差4、模具对压制品的影响在生产中模具对压制品的质量影响很大，特别是模具的粗糙度，收缩系数和压模的匹配。(1)、模具形状的复杂程度（产品的复杂程度）影响压制品质量，对复杂的模具来说，粉末流动阻力较大，粉末难以填充整个模具空间，致使制品密度不均，有些部位密度小，有未压好的现象，有些部分密度大，有分层倾向(2)、粗糙度：粗糙度不好的模具，粉末与阴模之间的阻力增大（摩擦系数大），压力衰减严重，造成压坯密度不均、分层和未压好等现象。因此模具抛光很关键(3)、模具收缩系数，一般来说形状简单，中粗颗，自压机采用较小的收缩系数，形状较复杂，细颗粒粉末，液压机采用较大的收缩系数，收缩系数选用不当，不仅影响压制品的质量，甚至不能成型。压制废品及其产生的原因一、分层轻微的分层在烧结后可以消除而不留痕迹，严重分层的在烧结时候不能愈合。影响分层的因素1、粉末细，压坯应力集中和弹性后效表现明显2、在混合料制备中，增塑剂加量过少3、混合料氧含量高，使混合料刚性增加，粘结力降低4、模具收缩系数小，或者不匹配，粗糙度大，形状复杂5、上下冲头不平，运动不垂直6、压制速度快，粉末来不及做最致密的排列，排气不畅归纳起来；压坯粉末之间结合应力小于弹性后效产生的弹性张力就会出现分层压制废品及其产生的原因二、裂纹与分层无本质的区别，都是由于弹性后效产生的弹性张力大于粉末之间的结合应力的结果，出现在应力集中部位。与分层不同，裂纹一般是不规则的，无整齐的界面。产生的原因基本与分层差不多脱模操作：为了避免脱模时产生裂纹，应该注意：脱模速度要快，否则会由于已脱模部分横向膨胀而产生裂纹，在非自动压机，脱模时还应该避免振动和设备本身的振动。压制废品及其产生的原因三、未压好由于压坯内部孔洞太大，在烧结过程中不能完全消失，使合金内残留较多的特殊孔洞的现象，出现该现象的主要原因：1、混合料过硬，过硬的料粒不能被压制压力破碎，（在较湿的空气中存放的时间过长）2、模腔内料分布不均匀，造成压坯的密度局部过小，形成较大的孔，产生局部料量不足的原因。自压机压制速度太快，模具光洁度不够，或料本身流动性不好，特别是形状复杂的模具，料难以填满模腔3、压制压力过低：压机吨位不够，压制高度控制过大。