文档介绍：粉末冶金原理及模具
材料科学与工程学院
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压制过程和精整过程中力的计算
压坯密度分布与压制方式的关系
不等高压坯压模的设计原理
粉末装填系数相同或相近
压制时压缩比相同或相近
压制速率相同或相近
组合模具的设计原理
第3章 粉末冶金模具设计原理
目的
压坯：相对均匀的压实密度
形状完整，具有一定强度
压制过程的图示
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压制压力的计算
模压过程的总压制力等于净压力与外摩擦力之和
单位压制压力与压坯密度定量关系的研究，是近60年来粉末成形理论研究的主要内容
脱模力的计算
压制压力去掉后，侧压力因为高度方向的弹性后效，侧压力会下降35~77%
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在低速高单位压制压力条件下，塑性金属粉末易发生“模瘤”；模具表面质量差、润滑不良和模温过高，加重模瘤现象。
严重时脱模压力超过压制压力，使得模具拉伤。
无润滑塑性金属粉末应当避免高压压制
F脱＝μ静P侧剩S侧
P侧剩＝E∑R剩(m2-1)/2R
P侧剩=jξ0ρP
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其中：
∑R剩：卸压后阴模半径上剩余的变形量； j：剩余侧压强与侧压强之比，决定于模具的刚度；
m：阴模外径与内径之比；
ρ：压坯的相对密度
当相对密度为：~，m=2~4，可粗略估算：
对于铁基：P侧剩=~
对于铜基： P侧剩=~
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精整压力的计算
外箍内的精整： 精整压力Fc=F1+F2+F3
其中：F1为实现轴套纯变形所需要的力；
F2为克服整形区外摩擦所需的力；
F3克服内摩擦所需的力。
精整压力计算公式Fc=Pc (S+μQ)+
其中：Pc 为精整区的平均单位压力；Q为阴模精整区的工作面积；σ为精整件的塑性变形抗力(三向压力)；α为阴模入口端的角度；S2为精整区轴套的横截面积
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内胀外精整
精整压力计算与外箍内时相同；
整形区的单位精整压力为
Pc=σ/[1+(S+μQ)/2S2]
在此： σ为单向压缩条件下材料塑性变形的抗力
通常内胀外精整方式的精整压力几乎只有外箍内精整方式的十分之一
材料塑性变形抗力与材质、组织和孔隙率密切关连
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压坯密度分布与压制方式的关系
压坯密度分布不均匀的地方，常常是压坯截面积发生变化的分界处；脱模时这种部位也容易产生裂纹，烧结时易引起变形。
影响压坯密度分布均匀性的因素：
粉末成分和性能
模具表面质量
摩擦力
压制时粉体产生柱式流动，几乎不产生明显的横向流动
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压坯中中立层的位置可以表示压坯密度分布的均匀程度。通过压制方式和压模结构合理选择使中立层2边受相同压缩，提高密度分布均匀性
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d粉—粉末松装密度；
d1—第一次压制后压坯平均密度；
第一次压制后：d粉H粉=d1h1
x=h1-h
d粉H粉=d1(h+x)
∴x=(d粉H粉-d1h)/d1
第二次压制后：d粉H粉=dh
d粉=d · h/H粉
x=(d-d1)h/d1; k=H粉/h=(l+h)/h
∴x=(d-d1)l/d1(k-1); y=x/l ·100%
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