模压脱模力及影响因素

压制完毕,将压坯从模具中脱出,使压坯由模中脱出所需的压力成为脱模力。从阴模中脱出,由于弹性内应力的松弛作用,模具对模具中坯体还存在压应力。此正应力与模具表面产生摩擦力,阻止模具的退出,这是脱模需要脱模力的原因。
脱模力是压制成形工艺的一个重要参数,一般小于压制压力。下图脱模力与压制行程的关系。
脱模力与冲程关系图片
影响脱模力的因素:
1、压制压力
一般认为,随压制压应力的提高,脱模压应力也提高。主要是由于压制应力产生的侧向弹性形变导致压坯与模壁之间的摩擦力:
P脱=μP侧剩S侧
μ--粉末对阴模壁的静摩擦系数;
P侧剩--残余侧压强;
S侧--压坯与阴模接触的侧面积;
在压制力不太大的情况下有如下关系:
P脱=CP
C--常数;
P--压制力;
一般来说,硬质合金的混合料,其脱模力与压制力的关系为:
P脱≈0.3P
 
2、粉体性能
粉体的流动性和可塑性越好,脱模力越小
 
3、压坯密度
密度越高,脱模力越大
 
4、压坯形状尺寸
(H/D)值越大,即压力降越大,克服粉末与模壁的摩擦力就要越大,脱模力也越大
 
5、模具表面粗糙度
表面粗糙度越大,摩擦系数越大,脱模力越大
 
6、润滑剂
通常使用各种润滑剂减少脱模压力,常用的有:润滑剂:硬脂酸、人造蜡、硬脂酸锌、硬脂酸锂、油酸等。
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模压压力损失

模压时,由于粉末颗粒间的相互摩擦和粉末颗粒与模壁之间的摩擦,使施加于冲头上的压力(压制压力)并不按照帕斯卡原理进行传递,在压块各点上受到的压力是不相同的。一般来说,离开加压冲头越远的位置所受到的压力越小,这种压力损失也叫压力降。引起压力分布不均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。粉末颗粒越细,形状越复杂,压块中的压力降越大,离加压冲头越远,压力降越大。
压力损失分析图片
压力损失公式:

P'=Pexp(-4μξ H/D)

P’为模底受到的压力;
P为冲头压力;
μ为粉末与模壁的摩擦系数;
H为压坯高度;
D为压坯直径;

考虑到消耗弹性变形的应力:

P'=Pexp(-8μξ H/D)

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粉末机械压力机

用于硬质合金制造的粉末成形压力机种类很多,通常可分为机械和液压两大类。机械压力机是通过机械(曲轴、肘杆、偏心轮等)运动产生压力的压力机。通过液压油作用于活塞产生压力的压力机称为液压式压力机。也有使用机械又使用液压的混合是压力机。一般来说,机械压力机速度快,效率高,适合于生产普通制品。液压机吨位大,始于生产大制品及复杂形状制品。
 
1、机械压力机
机械式粉末压机的市场分布来看,主要在粉末冶金行业(43%)、合金行业(12%)、磁性行业(33%)、陶瓷行业(5%)等。
目前国内销售的机械式粉末压机的结构类型主要有三大类:曲轴传动机构(台湾月村、日本良塚)、肘杆传动机构(日本玉川、仿云川)以及偏心结构(德国DORST的TPA)。
(1)、曲轴传动机构
此结构带有飞轮蓄能装置,瞬间压制力大。多用于粉末冶金等结构类型、可大批量生产的粉末制品。
曲轴传动压机图片
(2)、肘杆传动结构
此类压机多用于成形比较复杂、批量不是太大(频繁更换)的粉末冶金制品。其100T以下的机型脱模力占一定优势
肘杆传动压机图片
(3)、偏心传动机构
此型压机处于上述两者之间,结构上更紧凑一些。
偏心轮压机图片
 
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硬质合金混合料模压压力

硬质合金粉末在模压时的压制压力分二部分:
一、净压力: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、侧压力: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)=tg2(45º-自然坡度角Φ÷2)。侧压力越大,脱模压力就越大,硬质合金粉末的泊松系数一般为0.2-0.25之间。压制硬质合金混合料时,压制压力一般在1200-1400kg/cm2,侧压力仅为压制压力的1/3-1/4,所以脱模压力比较小。  
注:泊松系数是材料受拉伸或压缩力时,材料会发生变形,而其横向变形量与纵向变形量的比值。
 
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。
压制压力图片
单位压制压力(压强):
单位压制压力=总压制压力/产品的受压面积,某型硬质合金(20mm×6.5mm×5.25mm)试样为例:
 单位压制压力=P/(20*6.5*1.22)
注:①单位为 KN/mm2;②收缩系数以1.2为例,不同的粉末取不同的收缩系数值;③通常情况下,收缩系数随着压制压力的增加而下降,增加压制单重亦可使得收缩系数的下降。
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钾钨青铜

简介
钾钨青铜(KxWO3)的晶体结构有六方(0.18≤x≤0.33)和四方(0.40≤x≤0.59)两种。其具有超导电性且表现出电荷密度波的现象。KxWO3的颜色随x发生变化,当x增加时,逐渐由深蓝色(x=0.20)转变为紫色(x=0.60)。

制备方法
1.将K2WO4( K2WO4•2H2O于200 ℃脱水2 h后得到)和WO3粉末按摩尔比1∶7 称量总量2 g 并混合均匀。
2.按球料质量比20∶1 配置不锈钢磨球(Ø6 mm),和混合料一起放入不锈钢球磨罐中,加盖密封,抽出罐内空气,充入Ar气,反复几次。在行星式球磨机上球磨10h(自转速度450 r /min)。
3.将球磨后粉料在20MPa下压片后切割成小片装入石英管中,抽真空后封管。
4.将装料石英管放入高温炉中分别加热至800 ℃、750 ℃保温10 h 后,随炉冷却至室温。

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