压坯强度.PPT

课程名称： 粉末冶金原理(二) 授课专业：粉体材料科学与工程 1 本课程的任务和意义 轿车部件 电动工具与汽车部件 齿轮保持架(Ford) 汽车发动机用粉末烧结钢零件 汽车变速器系统用粉末烧结钢件 P/F连杆 不锈钢注射成形件 成形和烧结过程 控制粉末冶金材料及其部件的微观结构 主宰着粉末材料及其部件的应用 2 研究对象 研究粉末冶金加工过程中 的相关工程科学问题 即研究粉末成形与烧结过 程中的工程科学问题 第一部分 粉末成形powder shaping or forming 第一章 粉末压制 Powder Pressing or Compaction 无偏聚（segregation-free）粉末 binder-treated mixture 消除元素粉末组元（特别是轻重组元）间的偏析 粉末混合与输运过程 颗粒滑动与转动阻力的影响因素 颗粒形状 粒度组成 表面粗糙度 颗粒间润滑状态 粉末粒度组成（同一密度） 颗粒形状 颗粒表面氧化膜 粉末混合物的成份 石墨含量 3 压坯强度 Green　strength 硬脂酸锌及成形剂添加与否 高模量组份的含量 外在因素：残余应力大小 §3 压坯密度与压制压力间的关系 在距上冲为X处的有效外压Px Px=Poexp(-4ξμX/D) D为模腔内径 模壁作用在粉末体上的侧压力 和摩擦力也呈现相似的分布 2 密度与压力间的关系—压制方程 压坯密度ρ是外压的函数 ρ=k.f(P) 2.1常用力学模型 理想弹性体-虎克体（H体） σ=Mε 理想流体-牛顿体（N体） σ=ηdε/dt 2.3巴尔申方程 2.4黄培云压制理论 §4压制实践 负面作用 降低粉末的流动性和填充性能 摩擦功以热的形式损耗掉→有效致密化压力损失 但发热可产生一定的金属粉末颗粒软化 2 压坯密度分布均匀性的控制 3 复杂形状部件的成形 4 压制缺陷的控制 第二章 特殊及新型成形技术Chapter 2 Special and New Forming Techniques §1　概述 普通刚性模压制(rigid die compaction) 技术的特点 不足 密度分布不均匀 部件形状复杂程度有限 密度较低 尺寸较小，即单重较轻 后果 1）压坯强度低 坯体中存在残留应力 2）烧结收缩不均匀 高低密度区的收缩不一致 采用分体成形+组合烧结（烧结焊） 对粉体材料技术优越性认识的深化 各工业领域对新材料的需求 发展新的粉末成形技术 成形技术 成形技术的选择原则: 几何尺寸、形状复杂程度 性能要求 力学、物理性能及几何精度 制造成本（结合批量、效率） 最低 §2 温压技术 1 温压技术的发展背景与现状 汽车发动机用粉末烧结钢零件 汽车变速器系统用粉末烧结钢件 孔隙的消极贡献 蜗轮轮毂（1.2kg） 轿车发动机温压连杆 2 温压工艺 3 温压的技术特点 1)低成本制造高性能P/M零部件 若WP=1.0，则 1P1S=0.8 2P2S=1.3 CI（浸铜）=1.5 PF=1.8 源于加工工序少，模具寿命长，零件形状复杂程度提高  2)压坯密度高 相对密度提高0.02-0.06，即孔隙度降低2-6% 3)便于制造形状复杂的零部件 低的脱模压力，↓30% 高的压坯强度，↑25-100% 弹性后效小，↓50% 密度分布均匀，密度差↓0.1-0.2g/cm3 4)零件强度高(同质、同密度) 极限抗拉强度↑10%，烧结态达1200MPa 疲劳强度↑10% 若经适度复压，与粉末锻件相当 5)零件表面质量高 精度提高2个IT级 模具寿命长(模具磨损少) 6)压制压力降低 同压坯密度时，压力降低140Mpa 提高压机容量 温压保持了传统模压的高效、 高精度优势 提高了铁基零部件的性能和 服役可靠性 拓宽了部件的应用范围 被誉为“导致铁基粉末冶金 技术革命的新技术” 4 温压加热系统 热油循环粉末加热系统 5 温压过程的实质 塑性变形与颗粒重排对温压致密化的相对贡献 颗粒重排贡献C1/(C1+C2) 压力（MPa） C1/(C1+C2) 100 0.8783 200 0.7841 600 0.6972 676 0.6918 0.6%New Lub.+100℃/120℃ 润滑剂的作用 降低粉末颗粒的内外摩擦， ↑有效外压→密度↑ ↑温度，摩擦系数μ↓，利于塑性 变形和粉末颗粒间的相互填充，弹 性后效↓，脱模压力↓ §3 注射成形 2 PIM工艺概