实验三压制方式对密度沿压坯高度分布不均匀性的影响案例.docVIP

《粉末冶金原理》实验指导书 粉末冶金是以金属粉末和添加剂所组成的混合料为原料，通过成形、烧结等工艺而获得材料或制品的过程，其基本工艺过程包括粉末准备、成形和烧结。粉末在成形烧结过程中，发生一些列的变化，最终形成具有一定形状、尺寸和强度的烧结体。通过本综合实验可以使学生加深对粉末冶金成形和烧结过程中基本原理和粉末冶金工艺过程的理解。 Ⅰ 粉末压制成形 一、实验目的与意义 1. 了解一般压制过程； 2. 了解粉末成形混合料的制备原理和方法； 3. 了解模压成形时压坯密度沿高度分布不均匀性和压制方式对坯密度分布的影响； 4. 研究压制时单位压制压力对压坯密度的影响。 二、基本原理 影响压坯中密度分布不均匀的因素较多。但最主要的因素是粉末颗粒与模壁及上、下模冲之间的摩擦作用。压制过程中，粉末颗粒在压制压力的作用下沿压制方向产生移动，由于侧压力的存在，运动的粉末颗粒与压模壁之间必然产生摩擦，摩擦力的方向与压制压力方向相反，阻碍粉末颗粒移动，从而消耗一部分压制压力，通常称之为“摩擦压力损失”，使压制压力沿压坯高度下降，同时，不仅粉末与模壁之间产生摩擦，而且粉末与上、下模冲接触处也同样产生摩擦，从而造成压坯密度沿水平方向分布也不均匀。 采用不同的压制方式对压坯密度分布的均匀性影响较大，在其它条件相同的情况下，双向压制和非同时双向压制所得压坯密度分布比单向压制时均匀得多。因为此时沿压坯高度的压降大大减小。 生产中应尽量避免压坯密度分布的不均匀性，压坯密度分布不均易造成压制废品以致烧结废品。为改善压坯密度分布不均匀性，可采取如下措施，改善粉末性能，加入适量润滑剂，改进压件结构设计，采取用不同压制方式，提高模具硬度和光洁度等等。 粉末压制过程中，随着单位压制压力的增加，压坯相对密度有规律的变化，许多粉末冶金工作者已探讨出不少压制经验公式和理论公式，但这些公式由于某些原因都有一定的局限性，其中比较好的压制公式有： M. 巴尔申压制公式： 式中：P—单位压制压力；—压坯达到100%密度时所需单位压制压力；—压坯的相对体系；L ——压制因素。 （2）L.F.恩伊—L.沙皮洛—K.科诺皮斯凯压制公式： 式中 压坯相对密度； 压坯初始相对密度； K—系数。 （3） 川北公夫压制公式 式中 体积压缩比；—粉末松装密度；—压坯密度；—粉末松装体积；V —压坯体积；a, b—常数。 （4）黄培云压制公式 式中 P—单位压制压力；M—压制模量；d—压坯的初始密度（粉末原始密度）；—致密金属密度；—压坯密度；—硬化指数。 从以上四个公式可以看出，单位压制压力与压坯密度变化呈线性关系，因此本实验用铁粉和铜粉对上述四个压制公式进行验证。 三、实验设备与材料 1. 还原铁粉（-100目）、电解铜粉（-100目） 各500克 2. 油酸或硬脂酸 5克 3. 锡箔 若干 4. 压模 1套 5. 工业太平 1台（200g，感量0.1g ） 6. 千分尺、游标卡尺 各1个 7. 装料烧杯 2个 8. 研钵 1套 9. 压力机、园筒型混料 各1台 10. 瓷盘 1个 11. 牛角勺 1个 12. 毛刷 2个 四、实验内容及步骤 （一）压坯密度分布不均匀性测定 1. 铁粉或铜粉加0.5%的油酸或硬脂酸锌用研钵或在混料机上混合均匀。 2. 材料装模：每个压坯称10克料，分成五等份（即每份2克，装模时每份之间用双层锡隔开）。 3. 压制：均采用单位压制压力3T/cm2。 单向压制时，由上模冲加压，下模冲固定。非同时双向压制时，按单向压制第一次加压后，将阴模倒转，进行第二次单向压制，两次均应达到所规定的相同单位压制压力。 4. 压坯测量：脱模后将压坯沿隔开处分开，作出记号（自上而下顺序分别记为1,2,3,4,5号），并分别测量其平均高度和直径。 5. 画下各部分压坯垂直截面的形状，并称其重量，计算各部压坯的平均密度。 6. 利用上面所得数据，可以作为压坯的相对尺寸（h/d），对其平均密度的影响的实验数据，此时将压坯的第一部分（1号）第一、二部分（1+2），第一、二、三部分（1+2+3），第一、二、三、四部分（1+2+3+4），第一、二、三、四、五部分（1+2+3+4+5）分别看成五个独立的压坯，分别计算出高度和平均密度来。 7. 按表1、表2计算压坯各种数据。 8. 根据实验结果写出报告 表1 沿压坯高度的密度分布 压制 方式 压坯 号数 压坯高径比h/d 离上冲头距离 H（mm） 压坯重量 g 压坯体积 cm3 压坯密度 g/cm3 压坯孔隙度（%） 单 向 压 制 1 2 3 4 5 非同 时双 向压 制 1 2 3 4 5 表2 压坯相对尺寸对其平均密度的影响 压制 方式 组成压坯 的各部分 压坯高度 H （mm） 压坯高径比h/d 压坯直