硬质合金压制过程中由于原料、工艺的问题常会引起各种压坯缺陷，如分层、裂纹、毛刺大于掉边掉角等。这其中毛刺与掉边掉角非常常见，通常是由于模具表面光洁度、模具配合间隙和压坯形状等引起的。

 

1.模具引起的毛刺与掉边掉角

引起压坯毛刺过大与掉边掉角的最直接原因是模具不合格、模具粗糙度高，势必引起压坯粗糙度高； 模具配合间隙超差，压坯必定毛刺大，甚至过大的模具配合间隙会使得压坯边角处密度过低，而引起掉边掉角。针对压坯粗糙度高，需要重新研抛模具，如研抛余量不足，就需更换合格的模具针对压坯的毛刺过大和掉边掉角的唯一解决办法是更换合格的模具。

 

2.毛坯形状引起的掉边掉角

压坯产生掉边掉角还与其形状复杂程度有直接关系，如下图所示。解决的办法有: 采用合适的料靴、降低模具粗糙度、改变推料方向或用机械手夹持压坯等。

 

 

3、存放搬运过程引起的掉边掉角

压坯的存放搬运过程中，应注意压坯排放整齐，压坯之间应有隔板，以免压坯相互挤压磕碰使压坯产生掉边掉角，生产科学管理是防止压坯产生掉边掉角的有效措施之一。

 

在硬质合金模压生产中通过大量的生产实践发现，模具结构对硬质合金产品的分层影响很大。主要原因是由于压坯头部（工作面）对应的模具形状和角度导致模具变薄，在压机正压力的侧向分力和压坯的横向侧压力下发生变形，在外力侧除时变形恢复而对压坯施加横向剪切力，造成分层。

 

在一般模具结构中，由于头部形状（锥形、球形、勺形和其它形状）和角度的存在，在压制时受到侧压力的作用(如图2所示)冲头很容易沿侧压方向发生弹性变形，直至贴紧阴模壁为止。通常为了使上(下)冲头在模腔内自由运动，上(下)冲头与阴模间总是存在一定的配合间隙，一般为0.02～0.05mm之间。

 

 

在压力撤除瞬间，模具恢复原来形状，而对压坯施加一剪切力，使压坯产生分层。变形量的大小可以运用弹性力学导出计算公式。我们可以根据厚壁圆筒的理论粗略估计弹性变形量。以硬质合金模具为例，作用在冲头圆锥面上的力有两个，一个是压坯被压缩时横向变形引起的侧压力，另一个则是正压力在圆锥面上沿横向的分解力F1，从上图1可以导出:

F1=F0cosαsinα=F/2sin2α (1)

写成压强形式为：

P1=P/2sin2α(2)

单位正压力P假设100MPa，压坯横向变形引起的侧压力约为正压力的1/3（硬质合金泊松比大约0.3，其混合料粉末会更高一点）， 取α为30°，则作用在冲头圆锥面上的单位侧压力为:

P侧=P/3+P/2sin2α≈76.6MPa (3)

根据弹性力学理论，变形量(圆锥面作为圆筒处理是非常近似的)由下式表示:

Δ=γ/E[(R2+γ2)/(R2-γ2)+μ]P侧 (4)

式中:γ、R分别为圆筒的内外半径；

μ为泊松比，模具为硬质合金，取0.3；

E为弹性模量，取2×105MPa。

将γ=0.968R=0.7665cm， P侧=76.6MPa代入(3)式计算， 

得出Δ≈90.62×10-4cm=90.62μm

可见弹性变形量相对而言是足够大的，即使是这个数值的一半也有0.045mm。当正压力(压制力)撤除瞬间，这个弹性变形就会恢复，从而给压坯一剪切力，使压坯可能产生分层或分层扩展的裂纹源。

 

模具结构对硬质合金产品的分层影响很大。主要原因是由于模具在外力侧除时变形恢复而对压坯施加横向剪切力，造成分层。为此在模具设计时，为减少产品分层缺陷，常采用增大冲头壁厚、减少冲头与阴模间隙等改进措施。

 

1.增大冲头壁厚

增大冲头壁厚, 可减少冲头的弹性变形量。根据模具的圆筒近似处理公式（下式）可知，增大壁厚（即R2-γ2项），模具变形量也相应减少，进而减少导致分层的剪切应力。

Δ=γ/E[(R2+γ2)/(R2-γ2)+μ]P侧 （1）

式中:Δ为模具变形量；

γ、R分别为圆筒的内外半径；

μ为模具材料泊松比；

E为模具弹性模量。

 

2.减少冲头与阴模间的间隙

当冲头与阴模间的间隙减少小时,由于阴模的紧固作用, 冲头是很难发生弹性变形的。进而减少后续的剪切应力的大小。通过减少冲头和阴模的间隙, 且在冲头尖部增加排气孔(如下图所示), 可以使压制的产品密度好,减少分层裂纹。

 

 

3。合理选用冲头材料

按照虎克定律, 相对变形量与材料的弹性模量成正比, 即E越大, 弹性变形越小。硬质合金的弹性模量一般为(4～7)×105MPa, 是钢材的2～3.5倍, 弹性张开量也相应缩减至后者的1/2～1/4, 并且随着弹性模量的增加其变形量也会相应减少。所以在保证压制性能的条件细，可以采用更高弹性模量的硬质合金牌号材料作为模具材料。

 

从生产情况来看，硬质合金模压压坯形状对成形料的压制性要求较高，料太湿、太硬、太细或太粗均不适宜，容易产生分层或麻面，给生产造成被动局面。对一般硬质合金压坯而言，分层面大多为隐蔽态，分层除非特别严重，否则从外表上几乎看不出来，易给合金质量留下隐患。压坯形状对硬质合金压坯分层的影响主要是由于不同区域（边角点）之间的压缩比不同，导致在低压缩比成形时，高压缩比区域如果过压就容易导致分层。

 

常见硬质合金压坯的几何形状多为圆柱体、锥形体、圆球体、勺形体等的组合体，其头部形状较为特殊，各部位的压缩比相差较大。根据压制理论，压缩比越大，压坯致密性越好。另一方面，制品内高密度与低密度的交接面产生接触应力，并由此造成此面附近粉末咬合力降低从而出现分层、裂纹。此外，压缩比的变化也将引起压坯产生密度不均的缺陷。

 

 

以上图的勺形齿为例，两种不同成形方式下A、B两点的压缩比分别为3、6.43(图a)和3、5.28(图b)。即使在b种压制方式下，B部分的压缩比是A部分的1.76倍， 相差如此之大，如果当边角部位过压时，A、B两部分的密度将相差更大(当然，在压制过程中粉末可能会从侧向压向中间部位，不过由于粉末体的自锁和拱桥效应，其流动面是极微的)。因此，由于边角部位(图中的B部)过压，在压坯中因弹性后效所引起的应变，一旦超过压坯的承受极限就很容易造成分层。这就对硬质合金成形料本身和模具设计提出了相当高的要求。

注：压缩比ε=装粉高度/压坯高度