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铁粉压球机参数对温压致密化过程的影响

发布时间:2018-04-28 09:37| 浏览: |来源: 新闻中心

铁粉压球机室温压制过程中,由于颗粒间的相互摩擦,以及颗粒与模壁问的摩擦,作用于粉末上的压力传递是不均匀的,但可以通过粉末特性、脏制方式和润滑剂来控制。同样,在温压过程中.当粉末类型及润滑剂种类和润滑方式确定后,压制压力、压球机压制温度和加压速度等压制参数对温压致密化过程也有很大影响。压球机在采用温压工艺制造圆环的过程中发 现,对应于最大压坯密度有一个粉末加热温 度最佳值范围,该值是压制压力和压坯密度 的函数。粉末最佳压球机压制温度在93~110oC之 间。压制压力越大或粉末装填量越大.最佳 温度值越低。另外,F·查戈龙等人在研究中也发现.当温度处于25~250‘E范围内,压坯密度会随模具温度的升高而直线增大,并 模具温度每升高100‘E,密度会增大 , 为r进一步总结出压制温度、压制压力 和压制速度与致密化的关系,武钢水雾化铁粉为例,进行了一些系统实验,与上述实验规律进行了对比,并初步探讨了温压致 密化机制。
1实验过程
1.1实验用粉末性能
1.2实验过程
铁粉中加人自制同温润滑剂,混合均匀,将粉末加热后放入压球机中,在12t材料压球机上压制成l0mm的试样,压制压力为560~1000MPa,粉末加热温度为80~150~E,压球机模具加热温度为60±10E。采闩j”水浸法”测定压坯密度,使用显微硬度计测定压制前后粉末颗粒显微硬度值。
2实验结果及讨论
2.1不同铁粉压球机和压制温度下的压坯密度粉末体受压后发生位移和变形,在压球机压制过程中,随着压制压力的增加,压坯的相对密度可发生三个阶段的变化,在第一阶段,粉末颗粒发牛位移,填充孔隙压坯密度增加很快;在第二阶段,粉末体压缩到一定程度后,出现了一定的压缩阻力,压坯密度随压制压力变化不大;第三阶段,当压制压力继续增大 超过粉末的临界应力后,粉末颗粒开始变形, 压坯密度又随着压制压力的升高而迅速增 加图1和图2分别为压坯密度随压制温度 和压制压力而变化的曲线。从图1、图2中可以看出,无论在哪种压制温度下,压坯密度均随着压球机压制压力的增加而增加,而当压制压力不变,压坯密度随着压制温度的升高有一个最高点,当超过这一温度点时,压坯密度反而下降,压坯密度最高点的温度值为100oC,与压制压力无关,这与有关文献报道压制温度最高点随压制压力的增加而下降不符,可能是由于压制条件和压制试样形状不同而使实验结果有所差异,但压坯密度随压制温度的变化趋势与文献报道结果是相同的,并且文献中压坯密度最高点的温度值为125~~,与本实验结果基本相符。 另外,从图中还可以看出,在较低的压制压力下,压坯密度随温度的增加而变化的趋势不 明显,压制压力越高,压坯密度随压制温度升 高而增加的幅度越大,表3给出了不同压制 压力下压坯密度随压制温度增加而增加的最 大值
2.2不同压球机压制温度下压坯颗粒显微硬度值对比
为r进一步说明压制温度对压坯密度的影响,我们测定r不同压制压力和压制温度下的压坯颗粒显微硬度值,如表4所示。粉末颗粒的显微硬度值,在很大程度上取决于粉末中各种杂质与合金组元的含量以及晶格缺陷的多少,因此代表粉末的塑性,而压坯颗粒的显微硬度值,还在某种程度上反映rf自于颗粒的塑性变形导致的加工硬化程度从表4可以看出,颗粒显微硬度值对于压制压力的敏感性远大于对于压制温度的敏感性。当压制压力由660MPa增加到 IO(~OMPa时,颗粒显微硬度值增加了lO左右, 而当压制温度从室温升至100时,颗粒显 微硬度值只增加了1—3。但温度对粉末颗 粒塑性变形的影响还是很明显的,例如,当压 制压力为650MPa时,随着压制温度由室温升 至IO0~C,压坯密度增加了0.o7异『,而压坯 颗粒显微硬度值未变,即粉末颗粒加工硬化 程度并未增加,这说明压制温度的提高增加 了粉末的塑性变形能力,减缓了加工硬化的 趋势。另外,当压制压力为650MPa,压制温 度为100时的压坯密度值与压制压力为 OCOMPa、压制温度为室温的压坯密度值相 同,均为7.20g./cm3,但前者的显微硬度值明 显低于后者,这进一步说明了提高压制温度 可以获得与提高压制压力相同的压制效果, 并且有助于提高粉末塑性变形的能力。
2.3压球机加压方式对压坯密度的影响此处所指的加压方式主要是压制过程中
的加压速度,它不仅影响颗粒的摩擦状态和加工硬化程度,而且影响到空气从粉末颗粒间孔隙中的逸出状况。当加压速度很快时, 由于粉末体受冲击变形速度很快,当其变形 速度大于粉末体因受力作用所发生的加工硬 化速度时,粉末体变形便不受加工硬化作用 的影响,致使压坯密度有较大增加。表5即 为两种不同加压速度下压制效果的对比。
从表5中可以看到,压球机快压下压坯密度比缓压下压坯密度提高约0.06~0.13g/m’左右,压坯密度提高幅度与压制温度关系不大,在压制压力为650MPa时,缓压压坯密度随压制温度升高最多提高0.09g/cm3,快压压坯密度随温度升高最多提高0.OSg/c.?,而在压制压力为1(X3OMPa时,缓压压坯密度随压制温度升高最多提高0.1lg/,快压压坯密度随温度升高最多提高0.06S/~m3。但总的来说,快速压制对压坯密度提高的效果还是很明显的,其最高压坯密度可达理论密度的.4%
2.4利用黄培云压制方程验证温度对压制过程的影响黄培云根据粉末体的非线性弹滞体的特征与压型时应变大幅度变化的事实,提出粉末压型的理论公式j:
mlglnL(d一d。jd/(d一d)d。j=lgp—lgM
式中d一一压坯密度,cm3;
成——压坯原始密度,c;d——致密金属密度,c; ——压制压力,ksf/CIXI2;压球机压制模量,k~/cm2: m粉末压制过程的非线性指数 式中M值的大小代表粉末压制的难易程度,l”值越大,粉末越难压制;m值的大小 表征粉末压制过程中硬化趋势的大小,m值 越大,粉末硬化趋势越强,因而可以用m值 来评价粉末的压缩性。 黄培云的压制方程对于软硬粉末的试用 效果均很好,这里我们利用此公式,将图1中 的压制数据代人,求出铁粉在不同压制温度 下的M值和m值,以检验温度对压制效果的 影响,计算结果如表6所示。从表6中可以看出,m值随着压制温度 的升高而减小,在ltD~C时m值有一最低点, 这可以说是温度的正面作用;而值随着压 制温度从室温升至130℃,由0.07增加到 0.98,表明进一步密实化的困难这可以认 为是温度的负作用,因为随着压制温度升高, 粉末和模壁间摩擦增加。因此,适当控制粉末加热温度和模具加热温度可以加强温度的 有效作用而抑制其负作用。
3结论
(1)在压球机温压压制过程中,压球机压制压力、压制温度和加压方式对压坯密度影响很大,适当的调节这些压制因素,可以获得理想的压坯密度,车实验中压坯密度最高可达7.36g/“压制温度对压坯密度的影响不是连续上升关系,而是有一一个最高点,超过这一最高点温度,压坯密度反而下降,这与文献报道基本相符。


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