弹性后效对压坯的损害机制

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。
弹性后效引发的裂纹图片
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。
粉末中的气孔状态
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
 
微博
微信

 

压制弹性后效

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。
弹性后效与孔隙率的关系图片
微博
微信

 

摩擦芯杆压制

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。
摩擦芯杆压制图片
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
摩擦芯杆压制受力分析图片
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
 
微博
微信

 

浮动阴模压制

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)
浮动阴模压制图片
微博
微信

 

【知钨】钨粉

钨粉知识图片

微博
微信

 

【知钨】高比重钨合金球

高比重钨合金球知识图片

微博
微信

 

【知钨】高比重钨合金

高比重钨合金知识图片

微博
微信

 

【知钨】钨铜电极

钨铜电极图片

微博
微信

 

【知钨】氧化钨

氧化钨知识图片

微博
微信

 

【知钨】纯钨

纯钨图片

微博
微信

 

 

WeChat