机械压力机是粉末冶金 (PM) 工艺中的主要成型工具。 它的功能是通过施加高压于装在刚性模具中的混合粉末。这种力会引发颗粒重排和塑性变形，将松散的材料转化为一种称为“生坯”的固体物体，该物体具有确定的形状、尺寸精度和初始结构强度。
核心要点 机械压力机创造了组件的结构基础。它将松散的粉末转化为具有精确几何形状和目标密度，能够承受后续烧结过程而不会坍塌或变形的粘结固体。
压实机的机械原理
颗粒重排
当施加初始压力时，松散的粉末颗粒会被迫移动。它们相互滑动以填充彼此之间的间隙，从而显著减小初始堆积体积。这会在材料本身开始变形之前形成更紧密的堆积排列。
塑性变形
随着压力机施加更高的压力，简单的重排达到了极限。然后，单个钢颗粒会发生塑性变形，变平成扁平状并与其邻居机械互锁。这种物理变形对于消除内部孔隙率和建立颗粒之间的固体接触点至关重要。
生坯的形成
此阶段的产物是“生坯”。虽然它缺乏成品钢材的最终强度，但它具有特定形状，并具有足够的机械完整性以便于处理。主要参考资料强调，此阶段决定了最终零件的尺寸精度。
压制阶段的关键成果
建立目标密度
压力机负责实现特定的预烧结密度。通过强制减小颗粒之间的空间，压力机增加了材料的密度，这直接关系到最终钢产品的机械性能。
减少内部孔隙率
压力机的关键功能是减少材料内部的空隙。通过压缩粉末，压力机最大限度地减少了内部孔隙率，从而形成了更均匀的内部结构。这种均匀性对于高温烧结过程中的可预测性能至关重要。
为烧结做准备
压力机为其余的生产线提供了结构基础。如果没有这种高压成型提供的粘结强度，粉末在烧结的加热和粘合阶段将无法保持其形状。
理解权衡
生坯强度的极限
虽然生坯具有“初始强度”，但与最终产品相比，它非常脆且易碎。它依赖于机械互锁而非化学键合。因此，在进行烧结之前，零件必须小心处理。
需要进一步致密化
在某些高性能应用中，例如使用 AISI 52100 钢时，机械压力机仅作为预成型步骤。如补充数据所示，压力机形成的形状具有“足够”的强度，但零件可能仍需要冷等静压等二次工艺来达到最大密度。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的成型工艺，您必须将压力机的能力与您的特定材料要求相匹配。
- 如果您的主要关注点是尺寸精度： 在热处理发生之前，依靠机械压力机来定义样品的精确几何形状和几何公差。
- 如果您的主要关注点是高密度： 将机械压力机视为减少孔隙率的基础步骤，但要考虑到它创造了决定后续致密化成功的“生坯”结构。
机械压力机是连接原材料化学粉末与物理功能组件之间的决定性工具。
总结表：
| 功能阶段 | 工艺描述 | 对材料的影响 |
|---|---|---|
| 颗粒重排 | 初始压力迫使粉末填充空隙 | 增加堆积密度并减小堆积体积 |
| 塑性变形 | 高压使颗粒变平并相互联锁 | 消除内部孔隙率并产生机械键 |
| 生坯形成 | 在刚性模具内进行最终成型 | 建立尺寸精度和处理强度 |
| 密度控制 | 材料的受控压缩 | 决定最终机械性能和结构完整性 |
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参考文献
- František Nový, Miloš Mičian. The Influence of Induction Hardening, Nitriding and Boronising on the Mechanical Properties of Conventional and Sintered Steels. DOI: 10.3390/coatings14121602
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
