硬质合金压制过程中的几个基本知识点

压制过程中的几个基本知识点

1、压制过程中粉末的位移与变形

1.1 位移

粉末装填在刚性模具中时，由于表面不规则，以及相互间的摩擦，颗粒间相互搭架而形成拱桥孔洞的现象叫做“拱桥效应”。当施加压力时，拱桥效应被破坏，粉末受到压力的作用而发生相对的位移，其位移情况如下图。

1.2 变形

粉末在发生位移的同时也发生着变形，变形主要有弹性变形、塑性变形和脆性断裂，基本情况图下图。

2、单位压制压力计算 单位压制压力=总压制压力/产品的受压面积，以硬质合金的B 型

（20mm ×6.5mm ×5.25mm ）试样为例：

22.15.620⨯⨯=P

单位压制压力

注：①单位为 KN/mm 2；②收缩系数以1.2为例，不同的粉末取不

同的收缩系数值；③通常情况下，收缩系数随着压制压力的增加而下降，

增加压制单重亦可使得收缩系数的下降。

3、弹性后效 图 压制压力与压坯密度的关系

粉末冶金类产品在去除压制压力，将压坯脱模以后，由于弹性内应力的松弛作用而引起压坯体积膨胀的现象，称之为弹性后效，其定量的表示式如下：

%1000

01⨯-=L L L δ 式中：δ——压坯高度或直径方向的弹性后效值；

L0——压坯脱模前的高度或直径；

L1——压坯脱模后的高度或直径。

一般来说，高度方向上的弹性后效要比直径方向上的大得多（即弹性后效具有明显的方向性），脱模的一瞬间是弹性后效最为显著的时刻，是压坯最容易出现分层、裂纹的时刻。弹性后效是导致压坯出现分层、裂纹废品的主要原因。其影响因素有以下几点。

① 混合料成分的影响：硬度高的粉末在压制时所产生的弹性后效大，弹性后效值随着粉末的硬度提高而提高。WC-Co 合金混合料的弹性后效值一般比WC-TiC-Co 合金混合料的低。高钴合金混合料的弹性后效值比低钴混合料的低，粉末氧化物和杂质含量高也会使得弹性后效值提高。

② 粉末物理性能的影响：粉末粒度细，颗粒粗糙程度降低，颗粒间结合强度降低，会增加压坯的弹性后效。混合料的料粒干燥过度变硬时，也会使得弹性后效增加。

③ 压制压力和压制速度的影响：随着压制压力或压制速度提高，弹性后效值提高。同时弹性后效还与压坯的直径大小有关，直径越大，弹性后效值越大，因为压制速度过快，压坯中的气体来不及溢出，弹性后效值增加。

④ 成形剂的影响：橡胶、PEG 等做成形剂的压坯强度比石蜡做成形剂的压坯强度大，弹性后效低，成形剂加量不足时，将使得压坯强度降低，弹性后效值增加。

简而言之，一切提高粉末颗粒间结合强度（压坯强度）的因素，都会导致弹性后效值降低。一切提高粉末颗粒间接触应力的因素，都会导致弹性后效值提高。

4、压制过程中的几个参数

4.1 压缩比

模腔中粉末装填高度与压坯高度的比值称为压缩比。影响压缩比的主要因素是粉末的装填密度，装填在模腔中的粉末的密度稍大于粉末的松装密度，与振实密度较为接近。粉末粒度或混合料料粒越细，其松装密度越小，装填体积大，要压制期望密度压坯时的压缩比也越大。

通常情况下，硬质合金混合料的压缩比在2.5~4.0范围内，喷雾料一般在3.5~4.0，机械制粒为2.5~3.0。

4.2 收缩系数

压坯尺寸与烧结后尺寸的比值称为线收缩系数。它与压制密度有关，在一定范围内，压坯密度越大，收缩系数越小。通常以不出现分层、裂纹、未压好、钴池时最大密度压坯尺寸和烧结后实际测定的尺寸来确定收缩系数。由于压坯密度分布的不均匀性，实际上采用平均线收缩系数。平均线收缩系数可由体收缩系数求得：

3体

线收缩K K =

体积收缩系数K 体=压坯体积V1/合金制品体积V 之比： V V K 1=体

影响收缩系数的因素较多，涉及混合料质量，成型工艺，产品要求等方面。如混合料的成分，粉末密度，成形剂的种类及加量，成型方式，产品形状、尺寸等，粉末越细，成形剂加量越大，制品形状越复杂，尺寸越大，收缩系数越大。

5、压制废品

5.1分层

沿压块的棱出现，与受压面呈一定角度，形成整齐的分界面叫分层。造成压块分层的原因是压块中弹性内应力或弹性张力。如混合料钴含量低，碳化物硬度高，粉末或料粒愈细，成型剂太少或分布不均匀，混合料过湿或过干，压制压力过大，单重过大，压块形状复杂，模具光洁度太差，台面不平，均有可能造成分层。提高压块强度，减少压块内应力和弹性后效是解决分层的有效方法。

5.2 裂纹

压块中出现不规则局部断裂的现象叫裂纹。由于压块内部的拉伸应力大于压块的抗张强度。压块内部拉伸应力来自于弹性内应力。应注意：影响分层的因素同样影响裂纹。另外，延长保压时间或多次加压，减少压力，单重，改善模具设计和适当增加模具厚度，加快脱模速度，增加成型剂，提高物料松装密度；可以减少裂纹。

5.3未压好

尽管压块孔隙度可达到40%左右，但由于压制时物料或压力降原因，压坯孔隙是不均匀的；如果局部空隙尺寸太大，烧结中无法消除，叫未压好。料粒太硬，料粒过粗，物料松装太大；松装料粒在模腔中分布不均匀，单重偏低。均可能造成未压好（显颗粒）。