基于压缩-剪切复合负荷的铁系烧结粉末高密度成型



基于压缩-剪切复合负荷的铁系烧结粉末高密度成型

为提高以金属粉末为原料的烧结零件的强度，实现烧结前压缩粉末零件更高密度十分重要。一般烧结前的粉末成型件利用单轴压缩负荷成型，可以达到高密度极限。新研究出的利用“压缩-剪切复合负荷”的压缩粉末成型技术打破了这种极限的方法，不仅可以制作高密度成型体，而且即使是低压缩压力也能得到高密度的粉末成型件。

分析了金属粉末单轴压缩成型时剪切负荷的效果。将压缩-剪切复合负荷应用于铁系烧结粉末成型，在施加压缩负荷的同时，施加回转扭转负荷，以进行圆柱形零件的成型，分析了剪切负荷成型件密度提高的效果。

研究使用了铁系烧结混合粉末（96.5%铁、2%钢、0.82%石墨和0.7%有机润滑剂EBS），粉末成形时使用圆筒模具（内径11.28mm）。在成型过程中，首先施加压缩负荷。在保持压缩应力状态下，使上、下冲头分别逆向回转，施加剪切负荷。把成型体高度约10mm的粉末充填到模型内，然后在压缩力100～700MPa、回转角度0～360°（0为单轴压缩）范围内变化加工条件，制作压缩粉末件。分析回转角度和压缩力对成型体密度的影响，以及试验材料高度方向的密度分布。试验得出如下结论。

（1）压缩粉末成型时，同时施加压缩负荷和剪切负荷，对成型件密度的提高非常有效。

（2）以较小的回转角度回转，制件密度显著提高。

（3）在压力200～400MPa，剪切负荷高密度效果好。

（4）在施加剪切负荷情况下，相比仅施加单轴压缩负荷，50%的压缩力即可进行同样密度的成型。

（5）利用上、下两个冲头施加回转负荷时，试验材料内的密度梯度平缓。

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2013年第12期

作者：伊藤谅

编译：郝长文