粉末冶金加压成型

1、1、成形步骤：成形模具可分为上冲、中模、下冲、芯棒四大部份。而依零件之复杂程度，其上、下冲之数目不同。1、步骤：粉末成形后，中模向下移动，使胚体露出中模面，此步骤称为脱模顶出。接着填粉盒向右方前进，利用其前端将胚体顶向右方的收料盘。接着中模向上移，而填粉盒则移至模穴正方，使粉末落入模穴内，再此过程中填粉盒将左右振动使粉末较易落入。当充填结束后，填粉盒向左移，上冲向下移动进入中模挤压粉末。当压结动作结束后，上冲上移而中模继续下移，直到试片露出中模。2、充填：粉末的充填有四种方法：A：落入法：传统之填粉法，亦即中模上升至最高点之位置后，填粉盒才到达模穴上方，将粉以自由落体的方式掉入模穴中。利用此法

2、填粉时，充填之速度及均匀性常取决于模穴的截面积之大小及粉末的速度。B：吸入法：由于一般所使用粉末的粒径多在40200m之间，若使用落入法，当模穴狭窄时，粉末进入不易，速度较慢，将影响成形机的使用效率。为改善此现象，可采用吸入法。亦即当填粉盒到达模穴上方时，中模才往上移，此动作造成真空吸粉之现象，可加快粉末进入模穴之速度，以及充填的完全性。对于形状复杂有尖角之零件，或小于1mm之薄壁轴承之充填均有很大之帮助。C：上充填法：粉末填入模穴后，芯棒才向上移至模面之高度，此对于薄壁零件亦有相当大之帮助，因为薄壁零件成形时芯棒与中模间之空隙小，易产生架桥现象，阻碍了后续粉末之掉入，若芯棒先在下方，可增加模

3、穴空间有利充填，待充填结束后，芯棒再往上移即可改善这些困扰。D：下充填法：当充填结束后，下冲不动，中模和芯棒再向上移，使粉末相对下移低于模面，此可防止上冲向下移动到达中模面时粉末向外喷，且可减少因中模有推拔角或圆弧角而使一些粉末卡在上冲与中模间造成夹粉之现象。粉末之充填量、深度以及胚体尺寸之关系：填粉的深度H1、生胚胚体之高度H2、g生胚密度、a粉末之视密度。公式为：(H1/H2)=( g/a)以圆柱体为例：若H2=3mm、g=6.8g/cm3、a=2.8g/cm3 则H1=7.28mm3、成形：粉末的充填有四种方法：A：单压成形：成形时下冲不动，由上冲施力，压结后，中模不动，由下冲向上将产品

4、顶出。此成形方法因只有单向加压，所以胚体的密度上方较高，下方较低。只适合于生产较薄的产品以减少密度不均之现象。B：双压成形：成形时下冲也往上压，此可使胚体的密度均匀。下冲再向上将产品顶出。C：中模浮降法：此法在中模下方有弹簧，当中模受到上冲下压时，胚体与中模间之摩擦力会使的中模向下移。使用此方法时，下冲不动，但由于中模之下降使得上下冲对中模而言均有相对运动。而顶出则靠中模续降将胚体露出中模面。D：强制浮降法：类似中模浮降法但中模之下降动作均由机械或油压方式独立操作，且下降之速率约为上冲之半。4、成形基本原理：当粉末进入模穴后，其密度相当低，需靠上、下冲之加压才能使胚体之密度提高。一般而言，为了

5、维持传统粉末冶金零件之稳定性，希望此生胚之尺寸及密度与烧结后之尺寸及密度一样，所以常尽可能地在成形时即压至所欲达到之密度，而烧结只是加强粉末间之结合力，并使合金成分均质化。基于此提高生胚密度之前提，上下冲对于粉末以及中模所施之压力将相当大。当上冲压力P向模穴之粉末压下时，此压力P使得模穴之粉末被挤向四周，产生一径向压力Fr传递至模壁。当胚体与模模壁产生相对移动时此径向压力Fr造成一摩擦力Ff，此摩擦力Ff将抵消部份的成形压力，使传到胚体下方之压力Pb变小。Z为径向压力与轴向压力之比，亦即轴向压力传达至径向压力之能力。下表为各种粉末之Z值：压力越高亦即生胚密度越大时其Z值越大，且较硬之粉末其Z值

6、较小，而较软之粉如铜粉、铅粉因其较易塑性变形故Z值较大。p=25, null, left 生胚密度406080钨0.080.120.16铁0.160.230.31锡0.200.300.39铜0.220.320.43铅0.320.470.63由公式可知：Px/P=exp(-4Z X/D) 为摩擦系数p=25, null, left 高 低胚体中的压力随着高度X的加大及D的变小而降低。由公式可知胚体内各处之密度将不均匀。在单压时：上方边缘处之密度最高，下方边缘处之密度最低。p=25, null, left 高 低 高在双压时：上、下两方边缘处之密度最高，但中间边缘处密度最低。此由于冲头本身承受之压

7、力并不均匀。由公式得知若要改善压力的均匀性，则必须降低值和Z值。改善方法：可藉调整润滑剂之添加量以及粉末之形状、大小而改变。一般而言，将润滑剂施于模壁时，胚体与模壁间之值将降低，但Z值却升高，故需视值和Z值而定。一般结构件，亦即生胚密度在80以上时，添加润滑剂将使值和Z值下降，因而有助于将上冲之压力传至下冲。由公式得知当X/D值小时，密度及生胚强度将比X/D大时为佳。故一般胚体长度与直径之比值最好愈小愈好，一般多在6以下，不然胚体中间部分因密度过低而易碎裂。5、脱模力：当施压之步骤完成后，胚体因受到径向压力所造成之摩擦力，将撑在中模内，不易顶出。当加压时之径向压力随轴向压力之增加而上升，当成形结束后，轴向压力Pa迅速降至为零时，其径向压力Pro也迅速下降，但却不会回归至零而有一残留径向压力。对海绵铁粉而言，此残留径向压力Pro约为最大轴向压力Pa的0.20.3倍。故脱模力=径向压力胚体的侧面积Aside摩擦系数 F =(0.20.3)PaAside对于薄壁之小工件如自润轴承，由于侧面积大，其脱模力常超过成形所需之力量，使得顶出时胚