简述粉末冶金成型方法

1、简述粉末冶金成型方法作者：阮志光来源：科技资讯2015年第5期阮志光(佛山市常捷粉末冶金科技有限公司广东佛山528300)摘要:粉末冶金成型是将金属粉末或混合料装在阴模型腔内，通过模冲对粉末施加压力压 制成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度坯块的工艺。成型的方法合理与否直接决定产品能否 顺利生产以及能否具备批量生产的能力，降低成本。此外成型的效果将影响产品随后的工序和 产品的最终质量。该文通过阐述粉末冶金模压成型常见的几种方法，以及不同的方法对应的原 理及其压制的坯件的密度分布。并为不同类型产品的成型压制如何选择最合适的方法提供理论 依据。关键词:单向压制双向压制中图分类号:TP217.4文献标

2、识码:A文章编号:1672-3791(2015)02(b)-0090-01作者简介：阮志光(1985)男，广东佛山人，本科，毕业于合肥工业大学，主要从事粉末 冶金的研发工作.粉末冶金是用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合料)作为原料，经过成型和烧结制 造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程1。随着粉末冶金技术发的发展，粉末冶 金产品的性能要求也不断提高，相对产生多种不同的成型方法。目前传统压制成型方法有：单向 压制和双向压制两种。其中双向压制又分为阴模浮动式压制和阴模拉下式压制。1 成型方法1.1单向压制单向压制工作原理：阴模型腔和下模冲的位置固定不动，上模冲在压机凸轮带动下，向下

3、进 入阴模型腔，并对阴模型腔的粉末加压，使粉末压制成具有一定密度和强度的坯件2-3。单向压制的一个循环有以下步骤。A粉末充填:粉末通过手工或者动送粉器的送粉，利用粉末重力充填在阴模型腔中。B单向压制:粉末填充完毕后，阴模型腔与下模冲位置固定不变，上模冲在压机凸轮带动下， 向下进入阴模型腔，使粉末压制成成具有一定密度和强度的坯件。C保压:为了使压力得到有效传递，保证坯件密度分布均匀，上模冲应在180度的成型压制 位置下保持不动一段时间，使坯件中空气有足够时间逸出4。D脱模:保压结束后，上模冲由压机凸轮复位带动向上脱离阴模型腔，下模冲则由压机的下 气缸的作用力作用下把坯件顶出阴模型腔。E复位:上模

4、冲退到最高点，送粉器把压制的坯件推出，同时下模冲退回固定位置，同时粉 末在重力作用下充填在阴模型腔中。1.2双向压制双向压制一般分为阴模浮动式压制和阴模拉下式压制。1.2.1阴模浮动式压制阴模浮动式压制工作原理：阴模由弹簧支承，处于浮动状态，下模冲固定不动，上模冲在凸 轮带动下向下进入阴模型腔，对粉末施加向下压力。开始加压时，由于粉末与阴模型腔壁间摩 擦力小于弹簧支承力，只有上模冲向下移动，随着压力增大，粉末对阴模型腔壁间的摩擦力大 于弹簧支承力时，阴模型腔与上模冲一起向下运动，与下模冲间产生相对移动，从而达到双向 压制的效果2-3。阴模浮动式压制的一个循环有以下步骤。A装料:手工或者由自动送

5、粉器把粉末均匀装入阴模型腔。B上冲下压:粉末填充完毕后，阴模弹簧支撑，下模冲位置固定不变，上模冲在压机凸轮带 动下，向下进入阴模型腔，对阴模型腔中的粉末施加向下压力。C阴模浮动：随着上模冲施加的压力不断增大，粉末对阴模型腔壁间的摩擦力也不断增大， 当此摩擦力大于阴模型腔的弹簧支撑力时，阴模型腔与上模冲一起向下运动，直到坯件成型。D保压:为了使压力得到有效传递，保证坯件密度分布均匀，上模冲和阴模型腔向下运动至 坯件成型的位置下保持不动一段时间，使坯件中空气有足够时间逸出4。E脱模:保压结束后，上模冲由压机凸轮复位带动向上脱离阴模型腔，阴模则由压机下压气 缸的向下拉力往下退，直到坯件从阴模型腔脱出

6、。F复位:上模冲退到最高点，送粉器推出从阴模型腔脱出的坯件，然后阴模由弹簧支撑恢复 到粉末充填位置，同时粉末在重力作用下充填在阴模型腔中。1.2.2阴模拉下式压制下模冲固定位置不动，上模冲在凸轮的带动下，向下进入阴模型并对型腔中的粉末施加向 下压力的同时，阴模型腔也由于受压机下压气缸的向下拉力，使其与上模冲一起向下运动，相 对下模冲形成向上运动。从而实现上冲和下冲的双向压制2-3。阴模拉下式压制过程一个循环有以下步骤。A装料:手工或者由自动送粉器把粉末均匀装入阴模型腔。B双向压制:粉末填充完毕后，上冲在凸轮的带动下，向下进入阴模型腔并对型腔粉末施加 向下压力的同时，阴模也在压机下压气缸的向下拉

7、力作用下一起向下运动，使下模冲相对阴模 向上运动。C保压:为了使压力得到有效传递，保证坯件密度分布均匀，在上、下模冲和阴模型腔相对 位置不变的前提下保持不动一段时间，使坯件中空气有足够时间逸出4。D脱模:保压结束后，上模冲由压机凸轮复位带动向上脱离阴模型腔，阴模则由压机下压气 缸的向下拉力往下退，直到坯件从阴模型腔脱出。E复位:上模冲退到最高点，送粉器推出从阴模型腔脱出的坯件，然后阴模卸去下压气缸压 力，恢复到粉末充填位置，同时粉末在重力作用下充填在阴模型腔中。2压制方式与坯件密度的关系以及它们应用2.1单向压制坯件与密度关系单向压制的密度分析:从压制原理可知，单向压制的压力是从上模冲方向向下

8、传递。与上模 冲相接触的坯件上层，从横向分析，密度从中心向边缘逐步增大，顶部的边缘部门密度最高， 这是由于压制过程在阴模型腔壁会对粉末产生横向反作用力，所以边缘比心部高。从纵向分析， 密度从上往下逐渐减少。这时由于压力在密实粉末过程，粉末发生滑移和变形会产生向上的反 作用力，随着传递的压力不断减少，粉末更难发生滑移变形，最终导致底部坯件的密度低5。 由此可知，单压制坯件密度分布从边缘向中心，从上到下逐渐减少。2.2双向压制坯件与密度关系双压制的密度分析:从双向压制原理可知，双向压制的压力是从两端向中心传递。与模冲接 触的坯件两端，横向分析，密度同样从中心向边缘逐步增大，理论跟单向压制一致。从纵

9、向分 析，由于压力从两端向中心传递，所以坯件两端的粉末能充分发生滑移变形现象，密度高，而 随着压力传递减少，心部密度粉末不能充分滑移变形，密度低。由此可知，双向压制坯件密度 分布:从边缘向中心逐渐减少，但坯件由于受两端压力压制，降低坯件的高径比，减少压力沿高 度而减少的差异，密度分布更均匀5。3结语随着社会科技的不断发展，粉末冶金也发生翻天覆地的变化，各式的成型压制方法不断出 现。但无论那种压制方式（摩擦芯棒压制，下模冲浮动压制，组合冲压制，换向压制等）都可以 从上述3种压制方法的原理中找到理论基础。因此掌握上述3种方法的原理和应用原则就能为 粉末冶金模具设计大打下坚实基础。参考文献1黄培云.粉末冶金原理M.北京：冶金工业出版社，1997（2006. 1重印）：1.2中南矿冶学院粉末冶金教研室.粉末冶