双动压制和浮动模具在消除钛基粉末压实过程中摩擦的负面影响方面起着决定性作用。与从一个方向施加力的单动压制不同，这些方法确保压力从模具的两端施加——或有效传递——从而实现卓越的均匀性和密度。
双动压制的主要价值在于消除内部密度梯度。通过克服模壁摩擦，它确保“生坯”在整个结构中具有一致的结构，而不是一端致密而另一端多孔。
压实过程的力学原理
模壁摩擦问题
在冷模压制中，摩擦是影响一致性的主要因素。当力施加到钛粉上时，粉末颗粒与模壁之间的摩擦会阻碍运动。
单动压制中的压力损失
在单动压制中，这种摩擦会导致压力显著下降，因为力会穿过粉末柱。距离冲头越远，有效压力就越低。
这导致压坯顶部（靠近冲头）致密，而底部则明显不那么致密。
双动和浮动模具如何解决这个问题
同步压缩
双动压制涉及两个移动的冲头，同时从顶部和底部施加压力。这种机械方法从两端主动压缩粉末。
浮动模具的功能
浮动模具通过允许模壁相对于冲头移动来实现类似的结果。这种运动有效地模拟了两个主动冲头的压缩力学。
消除密度梯度
这两种方法都大大降低了模壁摩擦对压力传递的影响。通过均衡受力，它们消除了单动压制中常见的内部密度梯度。
实现更高的生坯密度
由于压力是均匀分布的，而不是因摩擦而减小，因此最终部件的“生坯”（未烧结）密度更高。这种结构均匀性对于最终钛部件的完整性至关重要。
理解权衡
复杂性与简单性
虽然双动压制提供了卓越的质量，但与单动系统相比，它需要更复杂的工具和机械。
零件几何形状限制
单动压制通常仅限于薄零件，因为在这些零件上压力下降可以忽略不计。对于较高或更复杂的钛部件，单动压制中的摩擦损失通常太大，无法生产出可行的零件。
为您的目标做出正确选择
要确定哪种方法适合您的制造要求，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是高结构完整性：您必须使用双动或浮动模具，以确保整个零件的密度均匀。
- 如果您的主要重点是制造复杂或高大的组件：您需要双动压制来克服摩擦，否则会导致零件的中心或底部多孔。
- 如果您的主要重点是简单、薄的几何形状：您可能可以使用单动压制，因为在短距离内摩擦梯度可以忽略不计。
通过选择正确的压制方法，您可以确保您的钛部件的基础结构在进入烧结炉之前就已牢固。
总结表：
| 特征 | 单动压制 | 双动/浮动模具 |
|---|---|---|
| 受力方式 | 单向（仅顶部冲头） | 双向（顶部和底部） |
| 摩擦影响 | 通过模壁产生高压损失 | 通过双向运动最大限度地减少摩擦 |
| 密度分布 | 梯度（顶部致密，底部多孔） | 整体密度均匀 |
| 理想零件高度 | 薄、简单的几何形状 | 高大或复杂的组件 |
| 工具复杂性 | 低/简单 | 高/专用 |
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参考文献
- I.M. Robertson, G. B. Schaffer. Review of densification of titanium based powder systems in press and sinter processing. DOI: 10.1179/174329009x434293
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
