金屬粉末高速壓制中坯件致密化過(guò)程及影響因素分析.pdf

1、與傳統(tǒng)粉末壓制方式相比，粉末高速壓制技術(shù)有利于顯著提高成型壓坯的密度大小及其均勻性，因而得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。區(qū)別于傳統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)加載方式，高速壓制屬于瞬時(shí)沖擊過(guò)程，粉末狀態(tài)在極短時(shí)間內(nèi)急劇變化，因而亟待對(duì)其致密化過(guò)程和影響因素進(jìn)行深入分析。
　　本文首先利用重錘式高速壓機(jī)，展開(kāi)了不同裝粉量和沖擊高度下的壓制實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)成型坯件的平均密度隨單位質(zhì)量能量的提高而不斷增加，最后趨于穩(wěn)定。同時(shí)壓制密度大小隨沖擊峰值壓力的變化關(guān)系，仍

2、然較好地符合經(jīng)典川北公夫和黃培云壓制方程。在分析粉末受力特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，側(cè)壓系數(shù)和傳力比在沖擊過(guò)程中均表現(xiàn)為首先降低、中間平穩(wěn)、最后上升的變化規(guī)律;而粉末與模具內(nèi)壁的摩擦系數(shù)則表現(xiàn)為首先上升、中間平穩(wěn)、最后下降的變化規(guī)律。并且，沖擊速度對(duì)傳力比和摩擦系數(shù)具有較大影響。
　　另一方面，利用Drucker-Prager Cap粉末模型及顯式動(dòng)力學(xué)有限元方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粉末高速壓制過(guò)程的模擬，得到了密度隨時(shí)間和空間的變化分布規(guī)律。并結(jié)合正交試

3、驗(yàn)和方差分析，首先研究了粉末成型密度隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)平均密度大小隨單位質(zhì)量能量的變化趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)規(guī)律十分吻合，但并不隨邊壁潤(rùn)滑條件、高徑比和初始松裝密度顯著變化。進(jìn)一步研究密度均勻性變化規(guī)律時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)邊壁摩擦系數(shù)、高徑比和單位質(zhì)量能量對(duì)密度均勻性均有較大影響。
　　綜上，本文對(duì)粉末高速壓制過(guò)程中的受力特征、壓坯密度大小及其均勻性的變化規(guī)律進(jìn)行了深入研究，有利于解釋粉末高速壓制致密化機(jī)理，并為提高成型產(chǎn)品的質(zhì)量提供指導(dǎo)依據(jù)。