硬質(zhì)合金壓制過程中的幾個基本知識點

壓制過程中的幾個基本知識點1、壓制過程中粉末的位移與變形1.1位移粉末裝填在剛性模具中時，由于表面不規(guī)則，以及相互間的摩擦，顆粒間相互搭架而形成拱橋孔洞的現(xiàn)象叫做“拱橋效應(yīng)”。當施加壓力時，拱橋效應(yīng)被破壞，粉末受到壓力的作用而發(fā)生相對的位移，其位移情況如下圖。1.2變形粉末在發(fā)生位移的同時也發(fā)生著變形，變形主要有彈性變形、塑性變形和脆性斷裂，基本情況圖下圖。2、單位壓制壓力計算單位壓制壓力=總壓制壓力/產(chǎn)品的受壓面積，以硬質(zhì)合金的B型（20mm×6.5mm×5.25mm）試樣為例：圖壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系注：①單位為KN/mm2；②收縮系數(shù)以1.2為例，不同的粉末取不同的收縮系數(shù)值；③通常情況下，收縮系數(shù)隨著壓制壓力的增加而下降，增加壓制單重亦可使得收縮系數(shù)的下降。圖壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系3、彈性后效粉末冶金類產(chǎn)品在去除壓制壓力，將壓坯脫模以后，由于彈性內(nèi)應(yīng)力的松弛作用而引起壓坯體積膨脹的現(xiàn)象，稱之為彈性后效，其定量的表示式如下：式中：δ——壓坯高度或直徑方向的彈性后效值；L0——壓坯脫模前的高度或直徑；L1——壓坯脫模后的高度或直徑。一般來說，高度方向上的彈性后效要比直徑方向上的大得多（即彈性后效具有明顯的方向性），脫模的一瞬間是彈性后效最為顯著的時刻，是壓坯最容易出現(xiàn)分層、裂紋的時刻。彈性后效是導致壓坯出現(xiàn)分層、裂紋廢品的主要原因。其影響因素有以下幾點。①混合料成分的影響：硬度高的粉末在壓制時所產(chǎn)生的彈性后效大，彈性后效值隨著粉末的硬度提高而提高。WC-Co合金混合料的彈性后效值一般比WC-TiC-Co合金混合料的低。高鈷合金混合料的彈性后效值比低鈷混合料的低，粉末氧化物和雜質(zhì)含量高也會使得彈性后效值提高。②粉末物理性能的影響：粉末粒度細，顆粒粗糙程度降低，顆粒間結(jié)合強度降低，會增加壓坯的彈性后效。混合料的料粒干燥過度變硬時，也會使得彈性后效增加。③壓制壓力和壓制速度的影響：隨著壓制壓力或壓制速度提高，彈性后效值提高。同時彈性后效還與壓坯的直徑大小有關(guān)，直徑越大，彈性后效值越大，因為壓制速度過快，壓坯中的氣體來不及溢出，彈性后效值增加。④成形劑的影響：橡膠、PEG等做成形劑的壓坯強度比石蠟做成形劑的壓坯強度大，彈性后效低，成形劑加量不足時，將使得壓坯強度降低，彈性后效值增加。簡而言之，一切提高粉末顆粒間結(jié)合強度（壓坯強度）的因素，都會導致彈性后效值降低。一切提高粉末顆粒間接觸應(yīng)力的因素，都會導致彈性后效值提高。4、壓制過程中的幾個參數(shù)4.1壓縮比模腔中粉末裝填高度與壓坯高度的比值稱為壓縮比。影響壓縮比的主要因素是粉末的裝填密度，裝填在模腔中的粉末的密度稍大于粉末的松裝密度，與振實密度較為接近。粉末粒度或混合料料粒越細，其松裝密度越小，裝填體積大，要壓制期望密度壓坯時的壓縮比也越大。通常情況下，硬質(zhì)合金混合料的壓縮比在2.5~4.0范圍內(nèi)，噴霧料一般在3.5~4.0，機械制粒為2.5~3.0。4.2收縮系數(shù)壓坯尺寸與燒結(jié)后尺寸的比值稱為線收縮系數(shù)。它與壓制密度有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，壓坯密度越大，收縮系數(shù)越小。通常以不出現(xiàn)分層、裂紋、未壓好、鈷池時最大密度壓坯尺寸和燒結(jié)后實際測定的尺寸來確定收縮系數(shù)。由于壓坯密度分布的不均勻性，實際上采用平均線收縮系數(shù)。平均線收縮系數(shù)可由體收縮系數(shù)求得：體積收縮系數(shù)K體=壓坯體積V1/合金制品體積V之比：影響收縮系數(shù)的因素較多，涉及混合料質(zhì)量，成型工藝，產(chǎn)品要求等方面。如混合料的成分，粉末密度，成形劑的種類及加量，成型方式，產(chǎn)品形狀、尺寸等，粉末越細，成形劑加量越大，制品形狀越復雜，尺寸越大，收縮系數(shù)越大。5、壓制廢品5.1分層沿壓塊的棱出現(xiàn)，與受壓面呈一定角度，形成整齊的分界面叫分層。造成壓塊分層的原因是壓塊中彈性內(nèi)應(yīng)力或彈性張力。如混合料鈷含量低，碳化物硬度高，粉末或料粒愈細，成型劑太少或分布不均勻，混合料過濕或過干，壓制壓力過大，單重過大，壓塊形狀復雜，模具光潔度太差，臺面不平，均有可能造成分層。提高壓塊強度，減少壓塊內(nèi)應(yīng)力和彈性后效是解決分層的有效方法。5.2裂紋壓塊中出現(xiàn)不規(guī)則局部斷裂的現(xiàn)象叫裂紋。由于壓塊內(nèi)部的拉伸應(yīng)力大于壓塊的抗張強度。壓塊內(nèi)部拉伸應(yīng)力來自于彈性內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)注意：影響分層的因素同樣影響裂紋。另外，延長保壓時間或多次加壓，減少壓力，單重，改善模具設(shè)計和適當增加模具厚度，加快脫模速度，增加成型劑，提高物料松裝密度；可以減少裂紋。5.3未壓好盡管壓塊孔隙度可達到40%左右，但