粉末的成形学习教案

1、会计学1粉末粉末(fnm)的成形的成形第一页，共135页。松装烧结松装烧结粉浆浇注粉浆浇注模压成形模压成形热压成形热压成形等静压成形等静压成形轧制成形轧制成形离心成形离心成形挤压成形挤压成形爆炸成形爆炸成形成形成形无压成形无压成形加压成形加压成形第1页/共135页第二页，共135页。第2页/共135页第三页，共135页。第3页/共135页第四页，共135页。第4页/共135页第五页，共135页。第5页/共135页第六页，共135页。第6页/共135页第七页，共135页。第7页/共135页第八页，共135页。第8页/共135页第九页，共135页。第9页/共135页第十页，共135页。第10页/共

2、135页第十一页，共135页。第11页/共135页第十二页，共135页。图图6-3-6 三种基本压制方式三种基本压制方式a）单向）单向(dn xin)压制压制 b）双向压制）双向压制 c）浮动压制）浮动压制 第12页/共135页第十三页，共135页。第13页/共135页第十四页，共135页。第14页/共135页第十五页，共135页。第15页/共135页第十六页，共135页。单向与双向压制(yzh)时压坯密度沿高度的分布 （a）单向压制(yzh) （b）双向压制(yzh) 第16页/共135页第十七页，共135页。第17页/共135页第十八页，共135页。第18页/共135页第十九页，共135页

3、。第19页/共135页第二十页，共135页。第20页/共135页第二十一页，共135页。第21页/共135页第二十二页，共135页。图6-3-7 坯件密度与模压压力(yl)、模压速度及粉末特性间的关系1低硬度粉末、粗粉、低模压速度 2高硬度粉末、细粉、高模压速度 第22页/共135页第二十三页，共135页。粉末种类 松装密度/(g/cm3)硬度HBW压坯达到60相对密度所需压制力/MPa压坯达到80相对密度所需压制力/MPa铅（Pb） 3.9835245 618 锡（Sn） 3.50505151029铜（Cu） 3.514922053724铁（Fe） 2.7070200949005、金属粉末的

4、硬度(yngd)与压制压力的关系 第23页/共135页第二十四页，共135页。由于制粉的工艺不同，粉末的纯度也不相同，粉末中都含有一定量的杂质。粉末中的杂质多以金属氧化物的形式存在。而金属氧化物粉末多是硬而脆的，并主要分布于金属粉末表面，这就使得压制时压制阻力(zl)增加，压制性能变坏。 第24页/共135页第二十五页，共135页。7、粉末粒度及粒度组成(z chn)的影响粉末(fnm)粒度构成对压坯密度的影响 第25页/共135页第二十六页，共135页。8、添加(tin ji)剂在粉末成形中添加(tin ji)剂主要是指润滑剂和成形剂。润滑剂是为降低摩擦而填加的物质，通常有硬脂酸、硬脂酸锌、

5、二硫化铜、石墨粉等。成形剂是为改善粉末成形性而添加(tin ji)的物质，通常有合成橡胶、淀粉、石蜡等。润滑剂加入量对压坯性能(xngnng)的影响 第26页/共135页第二十七页，共135页。n回弹率的大小与模具尺寸计算有回弹率的大小与模具尺寸计算有直接的关系。直接的关系。第27页/共135页第二十八页，共135页。第28页/共135页第二十九页，共135页。第29页/共135页第三十页，共135页。1 1尽量采用简单、对称的形状尽量采用简单、对称的形状(xngzhun)(xngzhun)，避免，避免截面变化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实截面变化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实

6、。 4.3 粉末冶金(fn m y jn)零件结构的工艺性第30页/共135页第三十一页，共135页。2 2避免局部避免局部(jb)(jb)薄壁，以利于装粉压实和防止出现薄壁，以利于装粉压实和防止出现裂纹。裂纹。 第31页/共135页第三十二页，共135页。3 3避免避免(bmin)(bmin)侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实或侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实或减少余块。减少余块。 第32页/共135页第三十三页，共135页。4 4避免沿压制方向截面积渐增，以利压实。各壁的交接避免沿压制方向截面积渐增，以利压实。各壁的交接处应采用处应采用(ciyng)(ciyng)圆角过渡，以利于压实及避免应力圆

7、角过渡，以利于压实及避免应力集中。集中。 第33页/共135页第三十四页，共135页。一、零件一、零件(ln(ln jin) jin)分类分类第34页/共135页第三十五页，共135页。第35页/共135页第三十六页，共135页。第36页/共135页第三十七页，共135页。第37页/共135页第三十八页，共135页。二、模具二、模具(mj)(mj)与压制方与压制方式分类式分类第38页/共135页第三十九页，共135页。第39页/共135页第四十页，共135页。第40页/共135页第四十一页，共135页。第41页/共135页第四十二页，共135页。4.5 压制压力(yl)与压坯密度关系（一）压制

8、曲线（一）压制曲线 压坯密度与压坯密度与压力的关系，称为压力的关系，称为(chn wi)(chn wi)压制压制曲线。一定成分和曲线。一定成分和性能的粉末只有一性能的粉末只有一条压制曲线，压制条压制曲线，压制曲线对合理选择压曲线对合理选择压制压应力具有指导制压应力具有指导作用。作用。第42页/共135页第四十三页，共135页。压制曲线一般可以分为三个区域：压制曲线一般可以分为三个区域：区密度随压力急速增加。区密度随压力急速增加。颗粒作相对滑动和转动，填入空隙，破颗粒作相对滑动和转动，填入空隙，破坏坏“拱桥拱桥(gngqio)” 。区密度随压力增加较慢。区密度随压力增加较慢。颗粒变形，加工硬化，

9、密度随压力增加颗粒变形，加工硬化，密度随压力增加减慢。实际压应力一般选在该区。减慢。实际压应力一般选在该区。区密度几乎不随压力增加而变化。区密度几乎不随压力增加而变化。颗粒加工硬化严重，残存孔隙很难消除颗粒加工硬化严重，残存孔隙很难消除，只有通过颗粒碎裂消除残余孔隙。，只有通过颗粒碎裂消除残余孔隙。第43页/共135页第四十四页，共135页。t=0ht=0.5ht=1ht=2ht=3h+t=7.5ht=10h*t=21h图3-1 Ti-Al复合粉的相对密度与球磨时间及压强的关系第44页/共135页第四十五页，共135页。（二）压制曲线（二）压制曲线(qxin)的函数表示的函数表示法法粉末压制曲

10、线粉末压制曲线(qxin)均可用下式表均可用下式表示：示：将上式两边取对数，可得将上式两边取对数，可得 lnlnp作图可得出常数作图可得出常数a、b 。abp 式中，式中，为压坯密度（为压坯密度（g/cm3）；）；p压制压应力压制压应力；a、b为与粉末为与粉末(fnm)特性有关的常数，对于特性有关的常数，对于一定粉末一定粉末(fnm)其为一其为一定值。定值。pablnlnln第45页/共135页第四十六页，共135页。（三）压制曲线影响因素（三）压制曲线影响因素实测实测(sh c)的压制曲线受以下因素影响：的压制曲线受以下因素影响：压坯高径比压坯高径比H/D ：H/D越大，使曲线向下偏越大，使

11、曲线向下偏移。一般取移。一般取H/D=0.51 。粉末粒度：粉末粒度越小，压制曲线越偏下粉末粒度：粉末粒度越小，压制曲线越偏下，反之偏上。，反之偏上。粉末颗粒形状：形状越复杂，曲线位置越偏粉末颗粒形状：形状越复杂，曲线位置越偏低。低。粉末加工硬化：加工硬化粉末压制曲线偏低粉末加工硬化：加工硬化粉末压制曲线偏低；退火软化粉末，则偏高。；退火软化粉末，则偏高。粉末氧化：金属粉末氧化后，压制曲线偏低粉末氧化：金属粉末氧化后，压制曲线偏低。第46页/共135页第四十七页，共135页。压制压力与密度间的定量压制压力与密度间的定量(dngling)数学关系。数学关系。（一）基本定义（一）基本定义 密度（密

12、度（density）：）： =质量质量/体积（体积（g/cm3） 比容比容 v =1/ （cm3/g） 相对密度：相对密度： m 固体理论密度固体理论密度md第47页/共135页第四十八页，共135页。 孔隙度（孔隙度（porosity） Vm 致密固体致密固体(gt)体积体积 相对容比（相对体积或相对容积）相对容比（相对体积或相对容积） 孔隙孔隙(kngx)度系数（孔隙度系数（孔隙(kngx)相对容比）相对容比） 压压压孔VVVVVdmmm111dVVmm压11111ddddVVVVVmmm压孔第48页/共135页第四十九页，共135页。（二）巴尔申压制理论（二）巴尔申压制理论 在忽略加工硬

13、化情况下，虎克定律也可用于塑在忽略加工硬化情况下，虎克定律也可用于塑性变形，对粉末压制过程应用虎克定律，最终可性变形，对粉末压制过程应用虎克定律，最终可得出得出 该式称为巴尔申方程。式中，该式称为巴尔申方程。式中，l 为压制因素，为压制因素， ，k为材料硬度，为材料硬度，hk为压坯达到为压坯达到(d do)理论密理论密度时的高度；度时的高度；Pmax为为=1时的压制压力，称为最时的压制压力，称为最大极限压力。大极限压力。 )/(1kkhl) 1(lnlnmaxlPP第49页/共135页第五十页，共135页。巴尔申压制方程的局限性巴尔申压制方程的局限性: 此方程仅在某些情况下正确，没有普遍意义。

14、此方程仅在某些情况下正确，没有普遍意义。（1）把粉末作为理想弹性体处理。实际粉末是弹塑性体。）把粉末作为理想弹性体处理。实际粉末是弹塑性体。（2）假定粉末无加工硬化。实际粉末存在加工硬化，且粉末越软、）假定粉末无加工硬化。实际粉末存在加工硬化，且粉末越软、压制压力越高，加工硬化现象越严重。压制压力越高，加工硬化现象越严重。（3）未考虑摩擦力的影响。）未考虑摩擦力的影响。（4）未考虑压制时间影响。）未考虑压制时间影响。（5）只考虑粉末的弹性性质，未考虑粉末的流动性质。）只考虑粉末的弹性性质，未考虑粉末的流动性质。（6）公式）公式(gngsh)推导中，未将推导中，未将“变形变形”与与“应变应变”严

15、格区分开。严格区分开。第50页/共135页第五十一页，共135页。（三）川北公夫压制理论（三）川北公夫压制理论 川北在研究了一些药品川北在研究了一些药品(yopn)粉末的压制曲粉末的压制曲线后，提出了下述方程：线后，提出了下述方程： 式中，式中，c为压制过程中粉末（压坯）体积减小为压制过程中粉末（压坯）体积减小率；率；V0为无压时粉末体积，为无压时粉末体积，V为压制压强为压制压强 p时压时压坯的体积；坯的体积；a、b为常数，与粉末特性有关。为常数，与粉末特性有关。bpabpVVVc100第51页/共135页第五十二页，共135页。（四）黄培云压制理论（四）黄培云压制理论(lln) 考虑了粉末的

16、非线性弹滞性、以及在压制考虑了粉末的非线性弹滞性、以及在压制过程中颗粒经受大幅度应变的事实。导出下述过程中颗粒经受大幅度应变的事实。导出下述压制方程：压制方程： 式中，式中，M 为压制模量，其倒数为单位压制压强下，粉末体所发生为压制模量，其倒数为单位压制压强下，粉末体所发生(fshng)的变形；的变形；n 为应变硬化指数的倒数，为应变硬化指数的倒数，n=1,无硬化；无硬化；m 为固体理论密度，为固体理论密度，0为未加压时粉末体密度，为未加压时粉末体密度，为压强为压强p时压坯的密度。时压坯的密度。 Mpnmmlglglnlg00第52页/共135页第五十三页，共135页。t=0ht=0.5ht=

17、1ht=2ht=3h+t=7.5ht=10h*t=21h图3-2 不同球磨时间的Ti-Al复合粉的硬化指数曲线第53页/共135页第五十四页，共135页。（五）几种理论的适用范围（五）几种理论的适用范围 黄培云的双对数方程对软粉末或硬粉末都适用；并黄培云的双对数方程对软粉末或硬粉末都适用；并且，与粉末实际压制过程较符合。且，与粉末实际压制过程较符合。 巴尔申方程用于硬粉末比软粉末效果好，尤其在压巴尔申方程用于硬粉末比软粉末效果好，尤其在压制开始阶段效果较好，但没普遍意义（未考虑加工硬化、制开始阶段效果较好，但没普遍意义（未考虑加工硬化、摩擦及固体的滞弹性）。摩擦及固体的滞弹性）。川北方程在压制

18、压力不太大时，是个较好的经验方川北方程在压制压力不太大时，是个较好的经验方程。程。 所有方程在导出过程中都没有所有方程在导出过程中都没有(mi yu)考虑压坯的考虑压坯的形状尺寸、模壁摩擦力，在实际应用中存在一定偏差。形状尺寸、模壁摩擦力，在实际应用中存在一定偏差。第54页/共135页第五十五页，共135页。第55页/共135页第五十六页，共135页。第56页/共135页第五十七页，共135页。图6-3-8 等静压制原理图1排气阀 2压紧螺母 3盖顶 4密封圈 5高压容器 6橡皮塞 7模套 8压制料 9压力(yl)介质入口第57页/共135页第五十八页，共135页。第58页/共135页第五十九

19、页，共135页。第59页/共135页第六十页，共135页。第60页/共135页第六十一页，共135页。第61页/共135页第六十二页，共135页。第62页/共135页第六十三页，共135页。第63页/共135页第六十四页，共135页。第64页/共135页第六十五页，共135页。第65页/共135页第六十六页，共135页。第66页/共135页第六十七页，共135页。第67页/共135页第六十八页，共135页。第68页/共135页第六十九页，共135页。n热等静压的密度可达到或接近热等静压的密度可达到或接近理论密度。理论密度。第69页/共135页第七十页，共135页。第70页/共135页第七十一页

20、，共135页。第71页/共135页第七十二页，共135页。图6-3-9 粉末轧制工艺示意图1粉末 2轧辊 3轧坯 4烧结 5精轧 6退火(tu hu) 7成品 第72页/共135页第七十三页，共135页。轧辊轧辊轧坯轧坯第73页/共135页第七十四页，共135页。一、粉末(fnm)轧制的基本原理 松散粉末需依次经过松散粉末需依次经过(jnggu)(jnggu)三个区域才能完成三个区域才能完成轧制：轧制： （三个特征区）（三个特征区） 粉末松装堆积区粉末松装堆积区 （自由充填（自由充填区）区） 喂料区喂料区 压轧区压轧区 第74页/共135页第七十五页，共135页。第75页/共135页第七十六页

21、，共135页。第76页/共135页第七十七页，共135页。三、粉末轧制(zh zh)工艺 粉末准备粉末准备(zhnbi) (zhnbi) 喂料（水平、垂直方喂料（水平、垂直方式）式）轧制（冷轧、热轧）轧制（冷轧、热轧） 轧坯轧坯烧结（直接烧烧结（直接烧结、成卷烧结）结、成卷烧结）第77页/共135页第七十八页，共135页。第78页/共135页第七十九页，共135页。第79页/共135页第八十页，共135页。1. 粉末(fnm)冷轧工艺第80页/共135页第八十一页，共135页。2. 粉末(fnm)热轧工艺第81页/共135页第八十二页，共135页。四、粉末轧制(zh zh)的应用第82页/共1

22、35页第八十三页，共135页。第83页/共135页第八十四页，共135页。第84页/共135页第八十五页，共135页。粉末直接粉末直接(zhji)挤压（冷挤压）：适应于塑性好的金挤压（冷挤压）：适应于塑性好的金属粉末。属粉末。粉末增塑挤压：粉末加入一定量的成形剂或粘结剂后粉末增塑挤压：粉末加入一定量的成形剂或粘结剂后挤压，适应于硬质粉末如硬质合金粉末。挤压，适应于硬质粉末如硬质合金粉末。粉末包套热挤：适应于弥散强化合金等。粉末包套热挤：适应于弥散强化合金等。烧结坯或粉末压坯的热挤压：适应于塑性较好的有色烧结坯或粉末压坯的热挤压：适应于塑性较好的有色金属材料。金属材料。2 2、挤压、挤压(j y

23、)(j y)的分类的分类第85页/共135页第八十六页，共135页。3 3、 粉末挤压成形粉末挤压成形(chn xn)(chn xn)的特点的特点1 1）能挤出直径小（）能挤出直径小（1mm1mm）、壁薄（）、壁薄（0.01mm0.01mm）的管材、棒）的管材、棒材，以及材，以及(yj)(yj)其他异形截面的制品。其他异形截面的制品。2 2）产品长度原则不限，生产过程具有连续性。）产品长度原则不限，生产过程具有连续性。3 3）更换挤压嘴可以方便地改变产品的截面形状。）更换挤压嘴可以方便地改变产品的截面形状。4 4）工艺流程短、节能、成本较低。）工艺流程短、节能、成本较低。5 5）可获得致密、物

24、理机械性能优良的材料或制品。）可获得致密、物理机械性能优良的材料或制品。粉末挤压适用于截面尺寸粉末挤压适用于截面尺寸(ch cun)(ch cun)较小，形状多较小，形状多样的各种棒材、管材坯体及制品。样的各种棒材、管材坯体及制品。第86页/共135页第八十七页，共135页。1.1.粉末粉末(fnm)(fnm)在挤压筒内的受力在挤压筒内的受力状态状态三向受压缩，一方向变形。三向受压缩，一方向变形。挤压杆施加压力挤压杆施加压力P P，筒壁约束产生，筒壁约束产生侧压力侧压力P P侧，侧， P P侧侧 =P =P相对运动产生摩擦力相对运动产生摩擦力PfPf Pf =P Pf =P侧侧 =P =P物料

25、被挤出的条件：物料被挤出的条件： PPf + Pr( PPf + Pr(粉末粉末(fnm)(fnm)变形阻力变形阻力) ) 二、粉末二、粉末(fnm)(fnm)挤压成形原理挤压成形原理图图 挤压时混合挤压时混合料的受力状态料的受力状态11轴向压力轴向压力22径向（侧）压力径向（侧）压力33模壁摩擦力模壁摩擦力44拉力拉力1443第87页/共135页第八十八页，共135页。2.2.粉末在挤压筒内的流动状况粉末在挤压筒内的流动状况三个区域：三个区域： V1 V1区：挤压初期物料不流动，后区：挤压初期物料不流动，后 期进入期进入(jnr)V3(jnr)V3区区，向下流动；，向下流动； V2 V2区：

26、物料回流；区：物料回流； V3 V3区：向下（模嘴）流出。区：向下（模嘴）流出。三个区域位置不断变化、大小、形状受多重因素三个区域位置不断变化、大小、形状受多重因素(yn s)影响。影响。第88页/共135页第八十九页，共135页。3.3.超前现象超前现象(xinxing)(xinxing)和轴向附加应力的形和轴向附加应力的形成成超前现象：超前现象： 由于摩擦力的影响，由于摩擦力的影响，挤压筒中中心部位挤压筒中中心部位(bwi)(bwi)物物料的料的流动速度较接近筒壁物料流动速度较接近筒壁物料的流动速度快（挤出快）的流动速度快（挤出快）的现象。的现象。第89页/共135页第九十页，共135页。

27、第90页/共135页第九十一页，共135页。4.4.挤压挤压(j y)(j y)比比挤压挤压(j y)比比R：挤压：挤压(j y)筒横截面积与挤压筒横截面积与挤压(j y)嘴嘴横截面积之比横截面积之比 R= F/F0 =D2/d2断面收缩率断面收缩率K： K=（F-F0）/F 100% =（D2-d2）/D2 100%合适的挤压比是获得合适的挤压比是获得(hud)(hud)合格压坯的关键之一合格压坯的关键之一， 一般一般 R10 R10第91页/共135页第九十二页，共135页。三、挤压三、挤压(j y)(j y)模具设计模具设计1、 确定确定(qudng)挤挤压比压比R2、正确设计挤压嘴、正

28、确设计挤压嘴重要参数重要参数(cnsh)： 锥角锥角 定型带长定型带长 l 表面粗糙度表面粗糙度第92页/共135页第九十三页，共135页。四、粉末四、粉末(fnm)(fnm)挤压工艺挤压工艺1、增塑挤压、增塑挤压(j y) 具有一定粘结性和良好塑性的有机物（增塑剂具有一定粘结性和良好塑性的有机物（增塑剂）与金属粉末一起制成混合料后挤压）与金属粉末一起制成混合料后挤压(j y)。第93页/共135页第九十四页，共135页。粉末料粉末料+增塑剂增塑剂掺合（掺合（40-50）预压（排气，提高料密度预压（排气，提高料密度(md)） 挤压（挤压（40-50） 挤压坯挤压坯 脱增塑剂脱增塑剂 烧结烧结

29、制品制品第94页/共135页第九十五页，共135页。 借助于高温的作用改善金属的塑性流动性能，使坯体发生充分致密借助于高温的作用改善金属的塑性流动性能，使坯体发生充分致密化，便于制造高性能化，便于制造高性能PMPM管材，棒材。管材，棒材。应用应用 烧结烧结(shoji)(shoji)坯热挤压：塑性好的金属与合金坯热挤压：塑性好的金属与合金 粉末包套热挤压：含有活性高的元素粉末，如粉末包套热挤压：含有活性高的元素粉末，如TiTi、B B、ZrZr、AlAl、SiSi等等的高温合金或弥散强化材料的高温合金或弥散强化材料 包套制作工艺与包套制作工艺与HIPHIP相同相同2. 粉末粉末(fnm)热挤压

30、热挤压第95页/共135页第九十六页，共135页。第96页/共135页第九十七页，共135页。第97页/共135页第九十八页，共135页。第98页/共135页第九十九页，共135页。第99页/共135页第一百页，共135页。第100页/共135页第一百零一页，共135页。第101页/共135页第一百零二页，共135页。粉浆浇注(jio zh)1.1.基本原理基本原理粉末与水（或其它液体）制成一定浓度的悬浮浆粉末与水（或其它液体）制成一定浓度的悬浮浆料，注入具有所需形状的石膏模中。多孔石膏模料，注入具有所需形状的石膏模中。多孔石膏模吸收粉浆中的水分（或液体），使浆料在模内得吸收粉浆中的水分（或液

31、体），使浆料在模内得以致密并形成与模具型面相应以致密并形成与模具型面相应(xingyng)(xingyng)的成形的成形注件。注件。第102页/共135页第一百零三页，共135页。 a) b) c) d)图6-3-10 粉浆浇注工艺(gngy)原理图a)组合石膏模 b)粉浆浇注入模 c)吸收粉浆水分 d)成型注件第103页/共135页第一百零四页，共135页。2.2.特点特点 历史悠久的陶瓷成形方法，后应用于现代历史悠久的陶瓷成形方法，后应用于现代(xindi)(xindi)粉末冶粉末冶 金；金； 是制取复杂形状、大件粉末冶金制品的有效是制取复杂形状、大件粉末冶金制品的有效方法；方法； 适于成

32、形压制性较差的脆性粉末，如碳化物适于成形压制性较差的脆性粉末，如碳化物、硅化、硅化 物、氮化物、铬和硅等粉末；物、氮化物、铬和硅等粉末； 不需要压力机，设备简单，生产费用低；不需要压力机，设备简单，生产费用低； 生产周期长，生产率低。生产周期长，生产率低。第104页/共135页第一百零五页，共135页。3. 粉浆浇注粉浆浇注(jio zh)工艺过程工艺过程第105页/共135页第一百零六页，共135页。第106页/共135页第一百零七页，共135页。 由金属粉末（纤维）与母液等组成的混合物。由金属粉末（纤维）与母液等组成的混合物。 要求：具有要求：具有(jyu)(jyu)一定的流动性、粘度和相

33、对稳定一定的流动性、粘度和相对稳定性。性。 浆料的主要组成：浆料的主要组成： 粉末粉末 + + 溶剂（水、酒精等）溶剂（水、酒精等）+ + 添加剂添加剂第107页/共135页第一百零八页，共135页。 浆料中的添加剂浆料中的添加剂 1 1）粘结剂）粘结剂 干燥后赋予坯件足够强度；干燥后赋予坯件足够强度；PVAPVA、PEGPEG、藻、藻肮酸钠等，肮酸钠等，3%3% 2 2）悬浮剂）悬浮剂 阻止粉末颗粒间的聚集阻止粉末颗粒间的聚集(jj)(jj)；弱酸、碱；弱酸、碱，在颗粒表面上吸附，在颗粒表面上吸附 H+ H+或或OH-OH-离子，静电吸附，同性相斥离子，静电吸附，同性相斥分离分离 机机理理

34、3 3）除气剂）除气剂 表面活性剂，使颗粒表面吸附的气体脱附，表面活性剂，使颗粒表面吸附的气体脱附，防止颗粒聚防止颗粒聚 集和消除坯间气孔：正丁醇集和消除坯间气孔：正丁醇 4 4）调节剂）调节剂 调节料浆粘度，改善流动性；常用调节料浆粘度，改善流动性；常用NaOHNaOH、HClHCl，氨水等，氨水等第108页/共135页第一百零九页，共135页。 制作过程（流程图）制作过程（流程图） 石膏粉粒度石膏粉粒度(l d)(l d)影响影响模具的模具的 吸水能力（图）吸水能力（图）石膏粉石膏粉+ +水（水（1:1.51:1.5）搅拌搅拌浇入型箱浇入型箱（铸造）（铸造）干燥干燥(gnzo)(gnzo)

35、（40-40-5050）石膏模石膏模第109页/共135页第一百一十页，共135页。第110页/共135页第一百一十一页，共135页。（1 1）粉末粒度：）粉末粒度： 细粉末利于细粉末利于(ly)(ly)浇注浇注（2 2）液固比：）液固比： 影响粉浆粘度和粉末沉降速度影响粉浆粘度和粉末沉降速度（3 3）粉浆的）粉浆的pHpH值：值： 影响粉浆粘度和粉末沉降速度影响粉浆粘度和粉末沉降速度（4 4）分散剂与粘结剂）分散剂与粘结剂 ：影响粉浆的粘度和沉降速度：影响粉浆的粘度和沉降速度 和坯体强度和坯体强度（5 5）气体）气体 第111页/共135页第一百一十二页，共135页。一、注射成形的原理及特点

36、一、注射成形的原理及特点基本原理：基本原理： 利用塑料注射成形原理，将金属粉末（利用塑料注射成形原理，将金属粉末（陶瓷陶瓷(toc)(toc)粉末等）与有机粘结剂一起制粉末等）与有机粘结剂一起制成混合料，在注射成形机上，在一定温度和成混合料，在注射成形机上，在一定温度和压力下通过注射口注入闭合的模具中，冷却压力下通过注射口注入闭合的模具中，冷却后开启模具，得到坯体。后开启模具，得到坯体。第112页/共135页第一百一十三页，共135页。2. 2. 注射成形的特点：注射成形的特点： 1 1）是将粉末冶金与塑料注射成形结合的新的粉末成形工艺）是将粉末冶金与塑料注射成形结合的新的粉末成形工艺 技术。

37、是技术。是PMPM高新技术之一。高新技术之一。 2 2）可以大批量生产接近最终形状、尺寸的复杂形状的金属）可以大批量生产接近最终形状、尺寸的复杂形状的金属、陶瓷制品。、陶瓷制品。 3 3）生产工序）生产工序(gngx)(gngx)少、无工序少、无工序(gngx)(gngx)废料，少无切削废料，少无切削加工。加工。 4 4）是制造复杂形状粉末冶金零件的研究热点之一，在难熔）是制造复杂形状粉末冶金零件的研究热点之一，在难熔 金属与硬质合金、不锈钢、轻金属粉末冶金、复合材料、金属与硬质合金、不锈钢、轻金属粉末冶金、复合材料、陶瓷等领域有广阔的应用前景。陶瓷等领域有广阔的应用前景。 比较：粉末注射成形

38、和挤压成形比较：粉末注射成形和挤压成形School of Materials Science and Engineering第113页/共135页第一百一十四页，共135页。二、注射成形二、注射成形(chn (chn xn)xn)工艺过程工艺过程第114页/共135页第一百一十五页，共135页。第115页/共135页第一百一十六页，共135页。1. 1. 混练混练 借助于温度和剪切应力的联合作用，使借助于温度和剪切应力的联合作用，使PIMPIM喂料喂料(wi lio)(wi lio)均匀。均匀。 混练温度混练温度 温度过高：导致粘结剂分解，或粘度太低而发温度过高：导致粘结剂分解，或粘度太低而发

39、生两相分生两相分 离离现象。现象。 温度过低：粉末聚集，喂料温度过低：粉末聚集，喂料(wi lio)(wi lio)不均匀不均匀性。性。 混练过程剪切力：由旋转速度决定混练过程剪切力：由旋转速度决定 剪切力太高：混练设备磨损和引入机械夹杂。剪切力太高：混练设备磨损和引入机械夹杂。 剪切力太低：粉末聚集、混料不均。剪切力太低：粉末聚集、混料不均。第116页/共135页第一百一十七页，共135页。2.2.注射成形注射成形 关键工艺关键工艺(gngy)(gngy)参数为：注射压力、温度参数为：注射压力、温度第117页/共135页第一百一十八页，共135页。第118页/共135页第一百一十九页，共13

40、5页。热脱脂：在一定温度和气氛条件，多元组份中的低熔点热脱脂：在一定温度和气氛条件，多元组份中的低熔点组份形成液相借毛细作用溢出注射坯体或蒸发。组份形成液相借毛细作用溢出注射坯体或蒸发。 若若TT分解温度，也可形成相应单分子化合物排出分解温度，也可形成相应单分子化合物排出高熔点组份，部分残留在粉末颗粒接触高熔点组份，部分残留在粉末颗粒接触(jich)(jich)处，赋予脱脂坯体足够强度。处，赋予脱脂坯体足够强度。 溶剂脱脂：利用粘结剂组份在溶剂中的选择性溶解，溶剂脱脂：利用粘结剂组份在溶剂中的选择性溶解，粘结剂扩散逸出注射坯体。过程进行速度慢。粘结剂扩散逸出注射坯体。过程进行速度慢。第119页/共135页第一百二十页，共135页。第120页/共135页第一百二十一页，共135页。脱脂脱脂(tu zh)