基于壓縮-剪切復合負荷的鐵系燒結粉末高密度成型

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基于壓縮-剪切復合負荷的鐵系燒結粉末高密度成型

為提高以金屬粉末為原料的燒結零件的強度，實現燒結前壓縮粉末零件更高密度十分重要。一般燒結前的粉末成型件利用單軸壓縮負荷成型，可以達到高密度極限。新研究出的利用“壓縮-剪切復合負荷”的壓縮粉末成型技術打破了這種極限的方法，不僅可以制作高密度成型體，而且即使是低壓縮壓力也能得到高密度的粉末成型件。

分析了金屬粉末單軸壓縮成型時剪切負荷的效果。將壓縮-剪切復合負荷應用于鐵系燒結粉末成型，在施加壓縮負荷的同時，施加回轉扭轉負荷，以進行圓柱形零件的成型，分析了剪切負荷成型件密度提高的效果。

研究使用了鐵系燒結混合粉末（96.5%鐵、2%鋼、0.82%石墨和0.7%有機潤滑劑EBS），粉末成形時使用圓筒模具（內徑11.28mm）。在成型過程中，首先施加壓縮負荷。在保持壓縮應力狀態下，使上、下沖頭分別逆向回轉，施加剪切負荷。把成型體高度約10mm的粉末充填到模型內，然后在壓縮力100～700MPa、回轉角度0～360°（0為單軸壓縮）范圍內變化加工條件，制作壓縮粉末件。分析回轉角度和壓縮力對成型體密度的影響，以及試驗材料高度方向的密度分布。試驗得出如下結論。

（1）壓縮粉末成型時，同時施加壓縮負荷和剪切負荷，對成型件密度的提高非常有效。

（2）以較小的回轉角度回轉，制件密度顯著提高。

（3）在壓力200～400MPa，剪切負荷高密度效果好。

（4）在施加剪切負荷情況下，相比僅施加單軸壓縮負荷，50%的壓縮力即可進行同樣密度的成型。

（5）利用上、下兩個沖頭施加回轉負荷時，試驗材料內的密度梯度平緩。

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2013年第12期

作者：伊藤諒

編譯：郝長文