粉末单向压制
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- 2017年4月13日（木曜）20:53に公開
- 参照数: 2216
单向压制是最早采用的粉末压制方式，阴模与芯杆不动，上模冲单向加压。此时，外摩擦使压坯上端密度较下端高，且压坯直径越小，高度越大，则密度差也越大。故单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
由于压制过程存在摩擦力，压坯沿高度方向和横截面上，密度分布是不均匀的，压坯中各处的密度不同。
一般来讲，单向压制的压坯其中性轴和中性层在压坯下端（如果设想压坯是由无数纵向层组成的，由于横截面保持平面，说明纵向维从缩短到伸长是逐渐连续变化的，其中必定有一个既不缩短也不伸长的中性层（不受压又不受拉）。中性层是梁上拉伸区与压缩区的分界面。中性层与横截面的交线，称为中性轴）。
为改善单向压制压坯密度分布不均的情况，可采取以下措施：
1、提高模具内壁粗糙度、光洁度；
2、加入润滑介质；
3、模具设计师降低高径比H/D。
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粉末压制方式
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- 2017年4月13日（木曜）20:38に公開
- 参照数: 4029
一、单向压制
压制过程中阴模不动、下冲不动，仅公国上冲施加压制压力到粉体上。单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
特点：
1、密度分布不均；
2、中性轴位置靠近压坯下端；
3、H或H/D增大，密度差增大；
4、模具结构简单，生产效率高；
5、适应高度小、壁厚大的压坯。
二、双向压制
双向压制时，凹模（阴模）固定不动，上下冲头（凸模）以一定大小方向相反的压力加压。根据加压是否同时又可分为同时双向压制和非同时双向压制（后压）。前者上下冲同时向粉末体施加相等的压力，后者完成一次单向压制后，再在低密度端进行一次单向压制。
特点：
1、相当于两个单向压制的叠加；
2、中性轴不在压坯端部；
3、同样压制条件下，密度差较单向压制小；
4、可用与H/D较大压坯的压制。
三、浮动压制
压制过程中上冲向粉末加压，下冲不动、阴模通过弹簧或气缸、油缸等适当支撑可上下浮动。压制时对上模冲加压，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，阴模与上模冲一同下降，相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用。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。
特点：
1、压制效果与双向压制类似；
2、压坯密度分布与双向压制相同；
3、中性轴的位置与支撑力有关；
4、便于装粉；
5、压机下部只需较小的压制和脱模压力。
四、拉下式压制。
又称引下式压制、强动压制。压制开始时，上模冲被压下一定距离，然后与阴模一同下降(阴模被强制拉下)。阴模下降的速度可调整，其拉下的距离相当于浮动的距离。压制终了时，上模冲回升，阴模则进一步被拉下以便压坯脱出。特点与工程与浮动压制类似，有些粉末的摩擦力小，无法实现浮动压制，也可采用这种压制方式。
五、摩擦芯杆压制。
压制时，阴模和下模冲固定不动，上模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。
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粉末压制理论
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- 2017年4月13日（木曜）20:34に公開
- 参照数: 2619
在粉末冶金中粉末压型是与粉末烧结同样的重要问题。随着粉末冶金技术的应用与发展，粉末成形工艺的研究的活跃，粉末压型理论的研究必须与形势需要相适应。自1923年Walker最先提出在粉末压型时粉末相对体积与压制压力的对数呈线性关系的经验公式以来,许多学者对粉末压型问题进行了一系列的研究。其中最著名的有黄培云压制方程川、 北公夫方程、康诺匹茨基方程和巴尔申方程等。
1、巴尔申方程由前苏联粉末冶金学家M.I.O.巴尔申于1938年提出。适用于脆硬性粉末或中等硬度粉末的压制适用于中等压力范围对于塑性较好较高或者较低压力时的则会出现偏差。
2、康诺匹茨基公式表明压制压力与压坯相对密度成直线关系公式在中压及高压范围内应用较好 在很低的压力下出现偏差适用于大多数粉末的压制。此外，由美国人艾西(E．F．Athy)和沙皮罗(I．Shapiro)分别提出的两种压制公式与柯诺皮斯基压制公式属于同一类型的公式。
3、川北公夫公式形式简单没有采用对数关系对低压力范围和软粉末适应较好 大多数粉末压型理论都把粉末体作为弹性体处理并忽略硬化影响 而且还忽略了时间因素等等所以应用范围有限。
4、黄培云压制公式在考虑应变充分弛豫状态下得出了粉末压制的对对数方程 该方程既适合于硬粉也适合于软粉 适用于粉末压制成形 也适用于粉末冷等静压成形 同时还适用于存在模壁摩擦的钢模中的单向压制。与巴尔申、柯诺皮斯基和川北公夫的压制公式相比，黄培云双对数压制方程的直线关系符合最好，其回归直线的相关系数R最接近于1。
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模压脱模力及影响因素
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- 2017年4月13日（木曜）20:31に公開
- 参照数: 3205
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。
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
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- 2017年4月13日（木曜）20:26に公開
- 参照数: 1656
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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硬质合金混合料模压压力
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- 2017年4月13日（木曜）20:17に公開
- 参照数: 1747
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。
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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粉末机械压力机
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- 2017年4月13日（木曜）18:28に公開
- 参照数: 2072
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。
（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
（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。
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混合料（RTP）湿磨转速
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- 2017年4月10日（月曜）18:47に公開
- 参照数: 1881
混合料（RTP）湿磨过程中通过转速控制，使组元分布均匀和粒度细化。
球在筒内运动的特性取决与球磨机的转速, 转速过快, 则离心力大;球便与筒壁贴在一起转动, 球处于同筒壁相对静止的状态,等于消除了球应起的作用;转速太低, 球只能沿筒底滑动,对混合料的破碎和磨细作用很小, 所以, 为了使球磨机达到最好研磨效果, 必须选择一个适当的转速。当球正好贴在筒壁转动而不落下时的磨筒转速称为临界转速：
n临界=42.4/ √D
式中: n临界—磨筒的临界转速, r/min；
D—球磨筒的直径, m。
n临界在实践中可采用n=0.60 n临界, 研磨细料；如果物料较粗、性脆需要冲击时, 可选用n =0.7～0.75n临界转速。
当采用临界转速的75%左右时，则研磨球被带到高处落下，此时的研磨主要靠冲击作用，称之为冲击研磨。由于合金粉末粒度较小，材质硬而碎，不需要太大的冲击能就能细化
但采用临界转速的60%左右时，称之为滚动研磨。
由于合金粉末粒度较小，材质硬而碎，不需要太大的冲击能就能细化，故实际中常采用小于75%的临界转速。以300L球磨机为例，其内径680mm，筒体采用转速约为35-36r/min，而600L内径为870mm，转速约为33-34r/min。
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碳化钨粉的配碳
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- 2017年4月05日（水曜）18:10に公開
- 参照数: 2813
碳化钨粉(WC)是硬质合金生产的最主要原料，它是由钨粉和炭黑经过碳化过程形成的。由于W与C在不同的原子比例下会形成不同的化合物，所以钨粉与炭黑碳化结合前需经过严格计算两者用料比例，以保证WC粉性状，这个过程称为配碳。配碳计算需要依照不同牌号WC规定的配碳表进行。
由W-C二元相图看出，W与C能形成两种常见的碳钨化合物，WC和W2C。WC的晶胞结构为非中心对称结构，它是WC粉末中的主要成分，碳元素质量占原子量6.12%。W2C属于密排六方结构。在实际生产中由于相不均、条件控制不均及人为控制等因素的影响，大多数碳化钨的碳含量偏高理论碳含量6.12%。因此通常会有W2C和游离碳存在。
碳化过程基本原理
1、在钨粉颗粒表面依靠含碳气体的反应，这里的含碳气体是氢气与炭黑反应生成碳氢化合物，以甲烷为主。
2、在钨粉内部依靠碳向钨粉颗粒内部的扩散来实现。甲烷高温下分解为高活性碳并沉积在钨粉上，进一步扩散到钨粉颗粒内部。此时，氢气实际上只起着碳的载体作用。
配碳计算
1、配碳计算，如下图公式所示，
2、补加炭黑，如下图公式所示，
问题：一批210公斤的WC粉，经分析总碳量为6.00%，客户要求的含碳量为6.10%，则炭黑补加量应为?
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钨粉生产还原炉
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- 2017年4月01日（土曜）18:07に公開
- 参照数: 3827
钨粉是粉末状的金属钨，是生产钨合金和其他钨制品的主要原料。目前钨粉的制取一般是采用还原炉氢气还原的方法。工业上的还原炉种类较多，性能和工作环境也各不相同。
氢还原设备
还原炉的分类
1、回转式管状炉（机构如下图）
2、多管炉，常见的有四管还原炉，十五管还原炉，钼丝炉等
还原炉的要求
1、炉管是密闭的（考虑到H2的危险性和回收要求），炉管材料要有良好的导热性能和抗氧化性能
2、炉膛内能分带控制温度，以便于粒度的控制；
3、热效率高；
4、自动化、机械化、人机化操作界面和操作便捷；
5、设备效率要高，停机重启烘炉时间不能太长等
参数
1、回转式还原炉
常用于一次还原（WO3→WO2）；
外管尺寸:（Ф300-400）×（4500-5500）；
倾斜角:2.5°-4°；
炉管转速:3-6r/min；
生产周期:WO3→WO2 1hr。
2、四管还原炉
适用于大规模生产。
炉管尺寸:(200-300) ×(60-70) ×4000；
加热带：3-4个加热带；
3、多管炉（九、十一、十三、十五管路）
十三管炉：直径76mm无缝不锈钢管13根，有5个加热带。常用于二次还原（WO2→W）。
4、钼丝炉
Ni-Cr,或Fe-Cr-Ar丝炉，1000℃以下，用于粗颗粒钨粉制备。
钨粉(tungsten powder)粉末状的金属钨，是制备钨加工材、钨合金和钨制品的原料。生产过程中主要受还原温度、通氢方式、烧舟中氧化钨的装载量、烧舟移动速度、氢气流速及氢气中水分含量、原理形态杂质等因素的影响。
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