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鐵粉壓球機參數對溫壓致密化過程的影響

發布時間:2018-04-28 09:37| 瀏覽: |來源: 新聞中心

鐵粉壓球機室溫壓制過程中,由于顆粒間的相互摩擦,以及顆粒與模壁問的摩擦,作用于粉末上的壓力傳遞是不均勻的,但可以通過粉末特性、臟制方式和潤滑劑來控制。同樣,在溫壓過程中.當粉末類型及潤滑劑種類和潤滑方式確定后,壓制壓力、壓球機壓制溫度和加壓速度等壓制參數對溫壓致密化過程也有很大影響。壓球機在采用溫壓工藝制造圓環的過程中發 現,對應于最大壓坯密度有一個粉末加熱溫 度最佳值范圍,該值是壓制壓力和壓坯密度 的函數。粉末最佳壓球機壓制溫度在93~110oC之 間。壓制壓力越大或粉末裝填量越大.最佳 溫度值越低。另外,F·查戈龍等人在研究中也發現.當溫度處于25~250‘E范圍內,壓坯密度會隨模具溫度的升高而直線增大,并 模具溫度每升高100‘E,密度會增大 , 為r進一步總結出壓制溫度、壓制壓力 和壓制速度與致密化的關系,武鋼水霧化鐵粉為例,進行了一些系統實驗,與上述實驗規律進行了對比,并初步探討了溫壓致 密化機制。
1實驗過程
1.1實驗用粉末性能
1.2實驗過程
鐵粉中加人自制同溫潤滑劑,混合均勻,將粉末加熱后放入壓球機中,在12t材料壓球機上壓制成l0mm的試樣,壓制壓力為560~1000MPa,粉末加熱溫度為80~150~E,壓球機模具加熱溫度為60±10E。采閂j”水浸法”測定壓坯密度,使用顯微硬度計測定壓制前后粉末顆粒顯微硬度值。
2實驗結果及討論
2.1不同鐵粉壓球機和壓制溫度下的壓坯密度粉末體受壓后發生位移和變形,在壓球機壓制過程中,隨著壓制壓力的增加,壓坯的相對密度可發生三個階段的變化,在第一階段,粉末顆粒發牛位移,填充孔隙壓坯密度增加很快;在第二階段,粉末體壓縮到一定程度后,出現了一定的壓縮阻力,壓坯密度隨壓制壓力變化不大;第三階段,當壓制壓力繼續增大 超過粉末的臨界應力后,粉末顆粒開始變形, 壓坯密度又隨著壓制壓力的升高而迅速增 加圖1和圖2分別為壓坯密度隨壓制溫度 和壓制壓力而變化的曲線。從圖1、圖2中可以看出,無論在哪種壓制溫度下,壓坯密度均隨著壓球機壓制壓力的增加而增加,而當壓制壓力不變,壓坯密度隨著壓制溫度的升高有一個最高點,當超過這一溫度點時,壓坯密度反而下降,壓坯密度最高點的溫度值為100oC,與壓制壓力無關,這與有關文獻報道壓制溫度最高點隨壓制壓力的增加而下降不符,可能是由于壓制條件和壓制試樣形狀不同而使實驗結果有所差異,但壓坯密度隨壓制溫度的變化趨勢與文獻報道結果是相同的,并且文獻中壓坯密度最高點的溫度值為125~~,與本實驗結果基本相符。 另外,從圖中還可以看出,在較低的壓制壓力下,壓坯密度隨溫度的增加而變化的趨勢不 明顯,壓制壓力越高,壓坯密度隨壓制溫度升 高而增加的幅度越大,表3給出了不同壓制 壓力下壓坯密度隨壓制溫度增加而增加的最 大值
2.2不同壓球機壓制溫度下壓坯顆粒顯微硬度值對比
為r進一步說明壓制溫度對壓坯密度的影響,我們測定r不同壓制壓力和壓制溫度下的壓坯顆粒顯微硬度值,如表4所示。粉末顆粒的顯微硬度值,在很大程度上取決于粉末中各種雜質與合金組元的含量以及晶格缺陷的多少,因此代表粉末的塑性,而壓坯顆粒的顯微硬度值,還在某種程度上反映rf自于顆粒的塑性變形導致的加工硬化程度從表4可以看出,顆粒顯微硬度值對于壓制壓力的敏感性遠大于對于壓制溫度的敏感性。當壓制壓力由660MPa增加到 IO(~OMPa時,顆粒顯微硬度值增加了lO左右, 而當壓制溫度從室溫升至100時,顆粒顯 微硬度值只增加了1—3。但溫度對粉末顆 粒塑性變形的影響還是很明顯的,例如,當壓 制壓力為650MPa時,隨著壓制溫度由室溫升 至IO0~C,壓坯密度增加了0.o7異『,而壓坯 顆粒顯微硬度值未變,即粉末顆粒加工硬化 程度并未增加,這說明壓制溫度的提高增加 了粉末的塑性變形能力,減緩了加工硬化的 趨勢。另外,當壓制壓力為650MPa,壓制溫 度為100時的壓坯密度值與壓制壓力為 OCOMPa、壓制溫度為室溫的壓坯密度值相 同,均為7.20g./cm3,但前者的顯微硬度值明 顯低于后者,這進一步說明了提高壓制溫度 可以獲得與提高壓制壓力相同的壓制效果, 并且有助于提高粉末塑性變形的能力。
2.3壓球機加壓方式對壓坯密度的影響此處所指的加壓方式主要是壓制過程中
的加壓速度,它不僅影響顆粒的摩擦狀態和加工硬化程度,而且影響到空氣從粉末顆粒間孔隙中的逸出狀況。當加壓速度很快時, 由于粉末體受沖擊變形速度很快,當其變形 速度大于粉末體因受力作用所發生的加工硬 化速度時,粉末體變形便不受加工硬化作用 的影響,致使壓坯密度有較大增加。表5即 為兩種不同加壓速度下壓制效果的對比。
從表5中可以看到,壓球機快壓下壓坯密度比緩壓下壓坯密度提高約0.06~0.13g/m’左右,壓坯密度提高幅度與壓制溫度關系不大,在壓制壓力為650MPa時,緩壓壓坯密度隨壓制溫度升高最多提高0.09g/cm3,快壓壓坯密度隨溫度升高最多提高0.OSg/c.?,而在壓制壓力為1(X3OMPa時,緩壓壓坯密度隨壓制溫度升高最多提高0.1lg/,快壓壓坯密度隨溫度升高最多提高0.06S/~m3。但總的來說,快速壓制對壓坯密度提高的效果還是很明顯的,其最高壓坯密度可達理論密度的.4%
2.4利用黃培云壓制方程驗證溫度對壓制過程的影響黃培云根據粉末體的非線性彈滯體的特征與壓型時應變大幅度變化的事實,提出粉末壓型的理論公式j:
mlglnL(d一d。jd/(d一d)d。j=lgp—lgM
式中d一一壓坯密度,cm3;
成——壓坯原始密度,c;d——致密金屬密度,c; ——壓制壓力,ksf/CIXI2;壓球機壓制模量,k~/cm2: m粉末壓制過程的非線性指數 式中M值的大小代表粉末壓制的難易程度,l”值越大,粉末越難壓制;m值的大小 表征粉末壓制過程中硬化趨勢的大小,m值 越大,粉末硬化趨勢越強,因而可以用m值 來評價粉末的壓縮性。 黃培云的壓制方程對于軟硬粉末的試用 效果均很好,這里我們利用此公式,將圖1中 的壓制數據代人,求出鐵粉在不同壓制溫度 下的M值和m值,以檢驗溫度對壓制效果的 影響,計算結果如表6所示。從表6中可以看出,m值隨著壓制溫度 的升高而減小,在ltD~C時m值有一最低點, 這可以說是溫度的正面作用;而值隨著壓 制溫度從室溫升至130℃,由0.07增加到 0.98,表明進一步密實化的困難這可以認 為是溫度的負作用,因為隨著壓制溫度升高, 粉末和模壁間摩擦增加。因此,適當控制粉末加熱溫度和模具加熱溫度可以加強溫度的 有效作用而抑制其負作用。
3結論
(1)在壓球機溫壓壓制過程中,壓球機壓制壓力、壓制溫度和加壓方式對壓坯密度影響很大,適當的調節這些壓制因素,可以獲得理想的壓坯密度,車實驗中壓坯密度最高可達7.36g/“壓制溫度對壓坯密度的影響不是連續上升關系,而是有一一個最高點,超過這一最高點溫度,壓坯密度反而下降,這與文獻報道基本相符。

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