壓制是用于由粉末形成固體零件的機(jī)制。首先進(jìn)行壓制，然后進(jìn)行燒結(jié)。壓制之前，粉末已按照粉末冶金部分中所述制備。除了粉末成分之外，混合物中還可以存在粘合劑，抗絮凝劑和潤滑劑。粉末冶金壓制成型適合于二維幾何形狀且厚度較小的扁平零件。主要問題是零件的復(fù)雜性和厚度的增加，這是由于粉末顆粒的不均勻壓實(shí)引起的密度變化較大，以及由于需要排出壓制的壓坯而造成的限制。處理方法用于減輕這些問題。稍后將在粉末冶金的工藝設(shè)計(jì)中討論工藝設(shè)計(jì)，零件復(fù)雜性的不同程度以及粉末制造的功能。下面就給大家詳細(xì)說說目前使用粉末冶金壓制成型技術(shù)應(yīng)主要的要點(diǎn)吧。

粉末壓制

粉末壓制是將粉末壓實(shí)成幾何形狀。壓制通常在室溫下進(jìn)行。這將創(chuàng)建一個(gè)稱為綠色壓坯的實(shí)體零件。該壓制的未燒結(jié)部件的強(qiáng)度（生坯強(qiáng)度）取決于可壓實(shí)性，可以使用粘合劑來增加可壓實(shí)性。通常，可以用手將生坯壓碎，但也要堅(jiān)固，足以輕柔地搬運(yùn)。壓坯的幾何形狀與零件的幾何形狀相似，但是，收縮將在制造過程的燒結(jié)階段發(fā)生，必須將其計(jì)算在內(nèi)。

所需的粉末量將取決于粉末的堆積密度和零件中的材料量。堆積密度在上一節(jié)中進(jìn)行了討論，它是散粉本身的密度。在測量粉末量時(shí)，堆積密度很重要。必須始終計(jì)算添加劑（如潤滑劑）的作用。例如，生壓坯中含有一定量的潤滑劑和粘合劑，它們會(huì)增加額外的材料。在燒結(jié)過程中，這些潤滑劑和粘合劑被燒掉。燒結(jié)后，它們的材料不再存在于零件中，因此必須加以考慮。

首先，將一定數(shù)量的粉末填充到模具中。模具填充率主要取決于粉末的流動(dòng)性。易流動(dòng)的粉末可以較高的比例倒出。澆注可以是自動(dòng)過程。

填充模具后，沖頭移向粉末。沖頭向粉末施加壓力，將其壓緊至正確的幾何形狀。

沖頭和模具表面在粉末制造中非常重要。沖頭和沖模之間必須存在一定的間隙，以使沖頭在沖模內(nèi)移動(dòng)。粉末顆?？赡軙?huì)卡在此間隙內(nèi)，從而導(dǎo)致機(jī)器正常移動(dòng)出現(xiàn)問題。為了防止粉末顆粒滯留在該間隙內(nèi)，間隙被設(shè)計(jì)為極低。用于粉末壓制的沖頭和模具之間的間隙值通常小于.001英寸。大多數(shù)沖頭和沖模均由硬化的工具鋼制成，將其表面打磨，然后沿工具移動(dòng)的方向進(jìn)行拋光或研磨。用于更極端粉末加工操作的沖頭和沖?？梢杂商蓟u制成。

擠壓操作所需的力在很大程度上取決于材料。例如，壓制鋁粉通常需要較小的力，而壓制鐵粉則需要相對(duì)較大的力。壓力還取決于粉末的特性，添加劑和壓粉坯的所需密度。摩擦力將阻止壓制過程中顆粒的運(yùn)動(dòng)，因此潤滑可降低所需的壓緊力，并且還會(huì)導(dǎo)致壓制過程中顆粒的分布更加均勻。潤滑量應(yīng)正確。過度的潤滑不僅不會(huì)全部保留在顆粒表面上，而且還會(huì)聚集在顆粒間的空間（開孔）中，并妨礙粉末的正確壓實(shí)。壓緊力是垂直于壓緊方向的部分區(qū)域上壓力的函數(shù)。通常壓力機(jī)是垂直的，在這種情況下，將考慮零件的水平面。

工業(yè)粉末制造的力通常在10000 lbs / in 2（70 MPa）和120000 lbs / in 2之間變化，（800 MPa）。這類制造的零件大多很?。ú坏?磅），而沖壓機(jī)的要求通常不到100噸。具有數(shù)百噸能力的機(jī)械壓力機(jī)通常適合大多數(shù)粉末加工操作。容量為數(shù)千噸的液壓機(jī)有時(shí)用于需要更大力量的工作。通常使用帶有相對(duì)的頂部和底部沖頭的雙動(dòng)壓力機(jī)，但是對(duì)于更復(fù)雜的零件，可以使用多動(dòng)壓力機(jī)。打孔速度必須調(diào)節(jié)。更快地壓實(shí)工件可以提高生產(chǎn)率，但是，如果打孔速度過高，則空氣可能會(huì)滯留在孔中，并妨礙零件正確壓實(shí)。

沖壓力學(xué)

零件的壓實(shí)取決于壓制過程中粉末顆粒的作用。當(dāng)粉末首先被填充到模具中時(shí)，其處于其堆積密度或疏松粉末的密度。隨著粉末的壓縮，其體積減小，密度增加，直到達(dá)到生坯的體積和密度（生坯密度）。完全壓制的零件仍將包含孔隙，并且生坯密度將低于材料的真實(shí)密度。

顆粒間的孔和顆粒表面是壓制粉末時(shí)的重要考慮因素。應(yīng)避免在粉末顆粒上形成表面膜。這些材料（例如氧化物）在壓制過程中會(huì)被擦掉，并占據(jù)了特定的空隙，從而妨礙了零件的正確壓實(shí)。在粉末的一階段，通過重新排列各個(gè)粉末顆粒來增加壓制密度。消除了空間，橋接和間隙，并且由于更有效的顆粒堆積而提高了密度。該初始階段提供了相對(duì)較低的電阻，并且粉末的密度隨著施加的壓力而迅速增加。粉末顆粒之間建立了接觸點(diǎn)。隨著壓縮的繼續(xù)，在這些接觸點(diǎn)之間作用的力越來越大。冷壓焊接發(fā)生在顆粒之間的接觸點(diǎn)。冷壓焊接是在粉末壓制過程中發(fā)生的一種粘結(jié)，它有助于賦予壓坯以致密的結(jié)構(gòu)完整性，以便可以進(jìn)一步加工。

第二階段沒有確定的起點(diǎn)，但是其特征在于顆粒的塑性變形。粉末顆粒接觸點(diǎn)之間的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料變形。接觸面積增加，發(fā)生互鎖并發(fā)生顆粒的塑性流動(dòng)，體積減小，密度繼續(xù)上升。材料運(yùn)動(dòng)越來越受到金屬粉末的摩擦和加工硬化的阻礙。與一階段不同，河北粉末冶金壓制成型密度增加的速率將隨著壓力的持續(xù)升高而降低。密度將繼續(xù)增加，直到達(dá)到壓粉的更大密度或生坯密度為止。盡管大大減少了，但在生坯中仍存在廣泛的互鎖空間。

這個(gè)空間的大部分仍是相互連接的孔網(wǎng)，主要是開放的孔。壓塊相對(duì)于施加壓力的密度隨不同的處理因素而變化。請(qǐng)注意，密度的增加速率在初始重新包裝階段和第二塑性變形階段之間如何下降。

理想地，密度增加將在整個(gè)壓坯中均勻地發(fā)生。但是，主要由于摩擦和零件幾何形狀，密度變化可能是粉末制造中的重要問題。這些問題隨著零件的復(fù)雜性而增加。潤滑可以幫助減輕摩擦，在壓實(shí)過程中提供更均勻的流動(dòng)。應(yīng)避免過度潤滑。在壓制坯塊中產(chǎn)生更均勻密度的另一種方法是使用帶有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的附加沖頭。粉末的多動(dòng)作壓制是具有較復(fù)雜零件的常見工業(yè)實(shí)踐。

使用一個(gè)，兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)作進(jìn)行粉末壓制操作的設(shè)計(jì)原理是基于粉末壓縮的方式。粉末材料內(nèi)的壓力較小將導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的壓實(shí)度降低和密度降低。粉末中的壓力隨與沖頭表面的距離而減小。對(duì)于單個(gè)沖頭，這意味著貫穿零件的厚度。

當(dāng)由粉末制造薄零件時(shí)（高直徑與厚度之比），這可能不會(huì)出現(xiàn)問題。對(duì)于較厚的零件，相對(duì)于與沖頭的距離可能會(huì)發(fā)生明顯的密度變化。為了減輕壓實(shí)粉末內(nèi)的密度-壓力變化的這種類型的問題，通常采用兩個(gè)相對(duì)的沖頭。