高吨位机械压力机的主要功能是将巨大的轴向压力施加到松散的预合金粉末上，将其转化为称为“生坯”的固体、定义形状。通过施加通常高达 450 kN 的力，压力机克服内部摩擦，通过位移和塑性变形将颗粒机械地锁定在一起。
压力机不仅仅是塑造齿轮；它建立了关键的初始密度——通常为 7.10 g/cm³——这是组件保持结构完整性并作为后续烧结阶段可行基础所必需的。
粉末压实机械原理
克服颗粒摩擦
形成实心齿轮的第一个障碍是单个粉末颗粒之间的自然摩擦。压力机施加机械力，迫使这些颗粒相互移动。
这会在模具内产生颗粒位移和重新排列。这是消除粉末团块内空隙的第一步。
诱导塑性变形
一旦颗粒重新排列，高吨位力就会驱动它们发生塑性变形。这是单个颗粒形状的永久性变化。
这种变形实现了紧密堆积和机械互锁。这是将松散粉末转化为粘性固体的机制。
输出：生坯
达到目标密度
压力机成功的最终指标是所得压坯的密度。标准工艺通常的目标是初始密度为 7.10 g/cm³。
在双压双烧（DPDS）等先进应用中，使用高达 800 MPa 的压力来实现超过 91.8% 的相对密度。这种高密度是齿轮最终性能的物理基础。
为烧结做准备
压力机产生的“生坯”必须足够坚固，能够进行处理。它提供了在转移到炉子时所需的特定几何形状和结构强度。
此外，压力机实现的紧密堆积有助于消除与表面相连的孔隙。这对于最终热处理步骤的成功至关重要。
理解工艺的关键性
力不足的风险
吨位与组件完整性之间存在直接的权衡关系。如果压力机无法提供足够的轴向压力（例如 450 kN 或更高），粉末将不会发生塑性变形。
没有塑性变形，生坯将缺乏所需的密度。这将导致组件薄弱，在处理过程中可能碎裂，或无法烧结成耐用的齿轮。
密度与孔隙率
压力与孔隙率之间的关系是反比的。压力机是加热开始前减少空隙的主要工具。
仅依靠烧结来去除孔隙效率低下。机械压力机必须首先完成致密化的“繁重工作”，以确保高质量的最终产品。
为您的目标做出正确的选择
为确保您的制造工艺能够生产出高性能齿轮，请考虑压力机如何与您的具体目标保持一致：
- 如果您的主要关注点是绿色强度：确保您的压力机能够提供至少 450 kN 的轴向力，以保证颗粒通过塑性变形进行机械互锁。
- 如果您的主要关注点是高密度性能：使用能够承受高达 800 MPa 压力的压力机，以实现相对密度 >91.8%，从而最大限度地减少表面孔隙。
高吨位压实是将原材料转化为可行工程组件的不可或缺的门户。
总结表：
| 工艺参数 | 关键功能/目标 | 在齿轮成型中的作用 |
|---|---|---|
| 施力 | 450 kN 至 800 MPa | 克服颗粒摩擦并驱动塑性变形。 |
| 目标密度 | ~7.10 g/cm³ (>91.8% 相对密度) | 建立结构基础并减少孔隙率。 |
| 输出状态 | 生坯 | 创建准备好烧结的粘性实心齿轮形状。 |
| 内部机制 | 机械互锁 | 通过位移和变形将颗粒锁定在一起。 |
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参考文献
- Jingguang Peng, Biao Yan. Effect of Surface Densification on the Microstructure and Mechanical Properties of Powder Metallurgical Gears by Using a Surface Rolling Process. DOI: 10.3390/ma9100846
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
