在模具壁上涂抹石墨润滑剂的主要功能是在铝合金粉末和金属模具之间形成一个低摩擦界面。这种外部涂抹可以最大限度地减少摩擦，确保零件内部密度均匀，防止出现裂纹或变形等结构缺陷，并显著降低脱坯件时的阻力。
壁面润滑的核心目的是使粉末与工具钢分离；这确保了压制力的作用是压实材料，而不是克服摩擦，从而得到结构完整且均匀的部件。
减小摩擦的机理
形成保护屏障
当石墨涂抹在模具壁上时，会形成一层薄而有保护作用的膜。
这层膜将磨蚀性的金属粉末与模具的钢壁隔离开来。它能防止铝粉在高压下粘附在模具上，这是常见的冷焊或咬合问题。
改善压力传递
模具壁的摩擦会“吸收”压制力，阻止其传递到粉末柱的中心或底部。
通过显著减小这种侧壁摩擦，石墨可以使液压有效地传递到整个粉末体。这确保了零件底部与顶部一样被致密地压实。
最小化密度梯度
没有润滑的情况下，摩擦会导致严重的内部密度不均匀。
使用石墨可以缓解这种情况，从而得到密度分布均匀的“坯件”（压制但未烧结的零件）。均匀密度是后续烧结阶段可预测收缩和强度的先决条件。
保持结构完整性
防止坯件缺陷
高摩擦不仅影响密度，还会引入应力。
通过降低这种阻力，石墨可以防止坯件内部产生裂纹、分层或变形。它确保零件保持模具设计所期望的确切几何形状。
降低脱模阻力
在零件从模具中弹出之前，过程并未完成。
石墨最大限度地减少了“脱模阻力”（将零件推出所需的力）。高脱模力可能导致零件表面分层、开裂或剥落；石墨可确保表面保持光滑完整。
延长模具使用寿命
摩擦对工具的损害与对零件的损害一样。
通过防止金属直接接触和降低脱模力，润滑剂减少了冲头和模腔的磨损。这延长了昂贵工装的运行寿命。
理解权衡：外部与内部润滑
区分在模具壁上涂抹润滑剂（外部）与将润滑剂混合到粉末中（内部/混合）至关重要。
纯度与孔隙率
在模具壁上涂抹石墨可保持铝合金的化学纯度。
相反，将润滑剂直接混合到粉末中（如补充参考资料所述）会在烧结过程中润滑剂分解时产生内部空隙。虽然这有助于产生可控的孔隙率，但可能会引入残余碳或氧杂质，从而降低延展性。
应用复杂性
外部润滑需要精确的应用方法，以确保薄膜均匀。
如果层太厚，可能会导致表面缺陷或尺寸不准确。如果层太薄，则无法防止粘连。壁面润滑侧重于高密度和高强度，而内部润滑通常是在以高孔隙率为目标时的一种权衡。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高铝合金组件的质量，请将您的润滑策略与您的结构要求相匹配：
- 如果您的主要关注点是高密度和高强度：依靠外部模具壁润滑来最大化压力传递并最小化内部缺陷，而不会污染合金。
- 如果您的主要关注点是表面光洁度：确保石墨涂抹均匀且薄，以防止脱模时粘连，从而保持坯件的外层。
- 如果您的主要关注点是孔隙率控制：考虑内部混合润滑剂（混合型），但请注意，这与壁面润滑是不同的工艺，并且可能会影响机械强度。
总结：石墨壁润滑是将压制力转化为均匀密度的关键，而不是将其浪费在摩擦上，从而确保零件无缺陷且模具寿命更长。
总结表：
| 功能 | 益处 | 对质量的影响 |
|---|---|---|
| 减小摩擦 | 最大限度地减少壁面阻力 | 密度均匀和有效的压力传递 |
| 表面保护 | 防止冷焊/咬合 | 表面光洁度光滑且坯件无缺陷 |
| 脱模支撑 | 降低脱模力 | 防止零件取出时开裂或剥落 |
| 保持纯度 | 无内部添加剂 | 与内部润滑剂相比，化学纯度和延展性更高 |
| 工具寿命 | 减少磨损 | 冲头和模腔使用寿命延长 |
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参考文献
- Hoon Yang, Ki Tae Kim. A Finite Element Analysis for Near-net-shape Forming of Aluminum Alloy Powder Under Warm Pressing. DOI: 10.2497/jjspm.50.816
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
