高压双轴实验室压机的首要功能是将松散的金属粉末压实成一种称为“生坯”的固体、几何形状明确的结构。通过施加通常为600 至 800 MPa的强大压力，压机将原材料粉末转化为具有后续制造步骤所需特定密度和机械强度的粘合单元。
核心要点 虽然任何压机都可以对粉末进行成型，但双轴系统的特定价值在于其能够均匀分布压力。这最大限度地减少了内部密度梯度，这是防止最终烧结过程中开裂和变形的最关键因素。
生坯成型的力学原理
达到临界密度
要制造出可行的部件，金属粉末必须被压缩，直到颗粒之间紧密接触。双轴压机利用高压（600–800 MPa）迫使这些颗粒经历三个不同的阶段：重排、颗粒间滑动和塑性变形。
创建物理基础
该过程的直接产物是“生坯”。虽然这种压坯能够保持其形状，但尚未经过烧结（加热以熔合颗粒）。压机确保生坯达到目标密度（例如，铁基粉末的密度约为 7.10 g/cm³），为之后发生原子扩散提供必要的物理结构。
双轴优势
解决密度梯度问题
在简单的单轴压机中，粉末与模具壁之间的摩擦会导致压力在深入模具时下降。这会导致零件顶部致密而底部疏松。双轴机构从两个相反的方向施加压力，确保零件的中心与端部一样致密。
确保烧结精度
均匀密度不仅关乎强度；它决定了零件的收缩方式。如果密度不均匀，零件在加热时会不均匀收缩，导致翘曲或开裂。通过减小内部密度梯度，双轴压机确保最终部件保持高尺寸精度。
理解权衡
保压的必要性
施加力是不够的；还必须控制释放。金属粉末表现出“弹性恢复”，这意味着当压力消除时，它们会试图恢复到原始形状。
优质的实验室压机必须具备保压功能。通过在设定的持续时间内保持恒定压力，机器可以提供足够的时间让塑性变形稳定下来。如果过快地释放压力而没有保压时间，通常会导致“回弹”，引起内部分层或样品立即开裂。
双轴压制与等静压
区分这种机械压制与热等静压（HIP）很重要。
- 双轴压制： 理想情况下用于制造具有良好几何精度的初始形状（生坯）。
- HIP： 通常在高温下从所有方向（使用气体）施加压力，以消除微观气孔。 虽然双轴压机可以制造出极好的生坯，但它无法达到二次 HIP 工艺可能为齿轮等高负载应用实现的理论 100% 密度。
为您的目标做出正确选择
为确保您的实验室设备满足您特定的粉末冶金要求，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是尺寸精度： 优先选择双轴机构，以最大限度地减小密度梯度并防止烧结过程中的翘曲。
- 如果您的主要重点是防止样品失效： 确保设备具有精确的保压控制功能，以抵抗弹性恢复和分层。
- 如果您的主要重点是完全的理论密度： 请认识到双轴压机是一种预处理工具；您可能需要在此之后进行热等静压（HIP）以去除所有残留的孔隙。
粉末冶金的成功不仅取决于您施加压力的力度，还取决于压力的施加和保持的均匀程度。
总结表：
| 特性 | 规格/优势 |
|---|---|
| 主要压力范围 | 600 – 800 MPa |
| 主要产出 | 高密度“生坯” |
| 关键机制 | 双轴（相对）压缩 |
| 目标密度示例 | ~7.10 g/cm³（铁基粉末） |
| 主要优势 | 最大限度地减小内部密度梯度 |
| 关键功能 | 保压以防止回弹 |
| 常见应用 | 电池研究与粉末冶金 |
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参考文献
- Can Çivi, Enver Atık. Investigation Of Induction Sinterability Of Powder Metal Parts Of Different Shapes And Sizes. DOI: 10.46399/muhendismakina.1460609
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
