1、硬质合金压坯抗弯强度表示法（ASTM B783,GB5160-85，GB5319-85）

ASTM(美国材料与试验协会）:31.75*12.76.35mm

GB：30*12*6mm

在控制条件下,对一个矩形横断面的粉末压坯施加一均匀增加的横向力,直至压坯破坏,经过计算得到压坯强度值,公式如下：

S=3PL/2t2W

W-压坯宽带，mm

t-压坯厚度，mm

L-支点间距，mm

P-负载，N

 

2、转鼓试验法（JSPM4-69）

利用金属网转鼓试验，测量重量减少率.

 

影响压坯强度的因素

1、粉末性能：硬度、粗糙度、比表面积、颗粒形状、杂质等

2、压制压力，一般来说，压制压力越大，压坯强度越高

3、成型剂：以硬质合金混合料成形剂为例，橡胶的压坯强度要高于石蜡。

4、压制温度、保压时间

 

提高压坯强度的途径：

1、提高颗粒不规则性-提高机械啮合

2、增大粉末比表面积-提高颗粒不规则度和适当选用晶粒较细的粉末

3、减少表面氧化物和杂质

4、提高压坯密度

5、提高成型剂用量和质量

6、提高压制温度，延长保压时间。

压坯脱模时弹性后效过大，会造成以下危害：

1、尺寸超差

2、压坯出现裂纹或分层

尺寸超差较容易理解，而弹性后效造成的裂纹就需要深入分析

 

弹性后效的大小主要取决于内外两个因素，内在因素来自粉体自身特性，包括粉体类型成分状态颗粒形状和大小等;；外在因素则包括压制压力大小加压方式，润滑情况以及模具结构和特性等

 

弹性后效的损害机制

 

1、径向膨胀产生的裂纹

在形状复杂的、不同台面处水平横截面积变化大的零件压坯中,经常产生这类裂纹。当压坯从阴模面脱出时，已脱出部分弹性应力释放，产生径向膨胀，而未脱模部分忍受模具约束，这就在这两部分之间产生应力差，进而产生径向剪切，产生裂纹，这种裂纹在水平方向扩展。

对策：

（1）、阴模出口端带锥度，保压脱模锥度不宜过大。否则，会造成压坯尺寸超差，

压坯上出现毛边。

（2）、脱模速度要适当控制，太慢时应力释放充分，容易出现裂纹；太快，容易振动，导致出现裂纹。

（3）、采用保护脱模，通过上冲的压力和限制，降低弹性后效的作用。

 

2、气体扩张

在压制过程中，粉体体积的压缩很大程度上是粉末中气体体积的压缩。被压缩的气体或被排出，或残留在压坯内。

在压制的早期，压坯密度较低，残留有很多通道供气体排出。随着压力的增加，压坯的密度不断提高，粉末颗粒排气通道被堵塞，气体无法排出体外。这部分气体被不断增大的压力予以不断压缩，七孔内气压随之不断增大。脱模时，当压制压力被卸掉后，气孔内压导致气孔做弹性扩张，气孔的扩张程度与气孔被压缩的

程度或弹性内应力成正比，可能导致坯体开裂，这种裂纹一般出现在垂直于加压的方向，这是弹性后效的另一种原因和表现形式。

对策：

（1）、压制速度不宜太快，增大保压时间，让气体有排出的机会

（2）、模具设计时要设计倒角、导气孔等

 

一、 定义

粉末冶金类产品在去除压制压力，将压坯脱模以后，由于弹性内应力的松弛作用而引起压坯体积膨胀的现象，称之为弹性后效，它表征的是粉末受压产生抗变形的能力（阻力），其定量的表示式如下：

=(L1-L0)/L0*100%

式中：

δ——压坯高度或直径方向的弹性后效值；

L0——压坯脱模前的高度或直径；

L1——压坯脱模后的高度或直径。

 

二、 产生原因

粉末在模具中压缩成形时，颗粒发生了弹性变形，压坯内部产生很大的弹性内应力，其方向与所受的外力方向相反，压坯脱出模具后，模腔施加的外力消失，伴随弹性内应力的松弛，压坯发生弹性膨胀。陶瓷粉末、硬质合金粉末在压制时主要是弹性变形为主，金属粉末在压制时时塑性变形为主，所以前者的弹性后效更严重。

 

三、特点

1、弹性后效各向异性（径向弹性后效≠轴向弹性后效）一般来说，高度方向上的弹性后效要比直径方向上的大得多；

2、弹性后效是压坯裂纹、分层的主要原因之一；

2、 弹性后效是设计模具的重要参数之一。

 

四、影响弹性后效的因素

1、混合料成分的影响：硬度高的粉末在压制时所产生的弹性后效大，弹性后效值随着粉末的硬度提高而提高。WC-Co合金混合料的弹性后效值一般比WC-TiC-Co合金混合料的低。高钴合金混合料的弹性后效值比低钴混合料的低，粉末氧化物和杂质含量高也会使得弹性后效值提高。

2、粉末物理性能的影响：粉末粒度细，颗粒粗糙程度降低，颗粒间结合强度降低，会增加压坯的弹性后效。混合料的料粒干燥过度变硬时，也会使得弹性后效增加。  3、压制压力和压制速度的影响：随着压制压力或压制速度提高，弹性后效值提高。同时弹性后效还与压坯的直径大小有关，直径越大，弹性后效值越大，因为压制速度过快，压坯中的气体来不及溢出，弹性后效值增加。

4、成形剂的影响：橡胶、PEG等做成形剂的压坯强度比石蜡做成形剂的压坯强度大，弹性后效低，成形剂加量不足时，将使得压坯强度降低，弹性后效值增加。  简而言之，一切提高粉末颗粒间结合强度（压坯强度）的因素，都会导致弹性后效值降低。一切提高粉末颗粒间接触应力的因素，都会导致弹性后效值提高。

5、孔隙率的影响：压坯的孔隙率越大，弹性后效越小，下图为不同粉末的孔隙率与弹性后效的关系。

1、定义：

摩擦芯杆压制时，阴模和下冲固定不动，上冲强制芯杆一同下移，且芯杆下移速度大于粉末下移速度，依靠芯杆与粉末间的摩擦力可带动粉末下移，从而可改善沿压坯高度方向的密度分布不均匀性。该方式适用于压制H/T>6-10细长薄壁零件。

2、特点

（1）、阴模和下冲不动，芯杆和上冲一起同步下压；

（2）、在压坯外表面，压力沿高度向下减小，内径处，压力沿高度逐渐减小。

（3）、密度差比其他亚洲方式小，压坯强度较高；

（4）、不适应于厚壁压坯：厚度过大，其局部密度均匀性会很差，适合于压制细长薄壁制品。

 

3、受力分析

理论上，当压制速度较慢时有，F芯+F上冲=F阴+F下冲（对于粉末体而言）

实际上由于压制过程为受力不平衡状态，故没有严格的相等关系。

当F芯= F阴时，有F上冲= F下冲，即阴模壁与粉末间的摩擦力和芯杆壁与粉末间的摩擦力相等时，上下冲压力相等，压坯密度最为均匀。

芯杆浮动量T的大小与粉末松装高度L有关，L越大，T也越大。有如下的经验公式：

T=KL

K-经验系数，对于不同材料取值不同。

松装高度按下式求得：

L=ρ/ρ'*H

式中 ρ-压坯密度

     ρ'-松装密度

     H-压坯高度

 

1、定义：

下冲固定不动，阴模由弹簧、汽缸或油缸支撑可上下浮动。压制时对上冲加压，随着粉末被压缩，阴模壁与粉末间的摩擦逐渐增大。当摩擦力大于弹簧等的支承力(浮动力)时，阴模与上冲一同下降，相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用（称之为同步压制）。浮动压制中除阴模浮动外，芯杆也可浮动，这时的密度分布同双向压制。若阴模浮动，芯杆不动，则压坯靠近阴模处近似双向压制，中部密度最低；压坯靠近芯杆处类似上模冲下移的单向压制，最下端密度最低。浮动压制适用于H/T≤6或H/D≥2的零件。

 

2、分类：

弹簧浮动压模

液压浮动压模

气压浮动压模

 

3、特点：

压制效果与双向压制类型；

压坯密度较单向、双向压制效果好；

阴模浮动，便于装粉；

压制力和脱模力要求较小。

4、压制受力分析：

阴模受力：Fs、Fx、Pf、W，见下图。

则有：Fs+W=Fx+Pf,

    ∵Fs=Fx，Ps=Px

∴Pf=W

只有浮动压力Pf等于W，上下冲压力才相等。浮动压力Pf过大，中性轴下移，密度差增大。实际生产中由于阴模需要自动复位，需要Pf稍大于W(利用复位气缸或机械复位）