径向开模设计通过从根本上改变压缩材料的释放方式，显著提高了颗粒质量。与迫使颗粒从刚性模具中退出的固定模具不同，径向设计在卸载阶段横向膨胀以释放压力。这种机制消除了通常会导致脆性材料结构缺陷的高摩擦和轴向应力。
径向开模的核心优势在于其有效管理回弹的能力——即材料在压缩后自然膨胀的趋势。通过中和这种膨胀引起的机械应力，该设计可以防止传统强制顶出方法固有的开裂和表面损伤。
传统系统中的颗粒失效机制
强制顶出的危险
传统的固定模具设计依赖于强制的方式来取出颗粒。压缩完成后，冲头将压实的粉末从静态、刚性的圆柱体中推出。
理解轴向拉伸应力
当颗粒向上推时，颗粒表面与模具壁之间的摩擦会产生显著的阻力。这种阻力会产生轴向拉伸应力，在颗粒被顶出时有效地将颗粒结构拉开。
常见缺陷：开裂和端部剥落
这种应力积累是端部剥落（颗粒顶部分离）和层状裂纹的主要原因。此外，与固定壁的刮擦作用通常会导致表面划痕，从而影响颗粒的光洁度。
径向开模如何保持完整性
适应材料回弹
当卸除压实压力时，粉末压块会自然发生回弹，尺寸略有膨胀。径向模具向外打开以适应这种膨胀，而不是限制它。
消除顶出摩擦
通过在取出颗粒之前将模具壁移离颗粒，该设计将颗粒与模具分离。这有效地消除了摩擦因素，确保生颗粒（未烧结的压块）不会受到破坏性的剪切力。
实现严格的公差
由于颗粒不会因顶出应力而变形，因此其几何形状保持与模具一致。这使得径向模具对于需要极其严格的几何公差的应用至关重要，例如核燃料颗粒的制造。
理解权衡
设计复杂性
虽然在质量方面更优越，但径向开模比固定模具引入了更多的机械复杂性。它需要一种机制来精确协调横向打开与卸载阶段。
应用特异性
这种设计是一种有针对性的解决方案。它专门用于解决与脆性材料或高精度要求相关的问题。对于不敏感于摩擦的非常坚固的材料，径向模具的先进功能可能超出了必要的要求。
确定适合您工艺的正确工具
如果您因结构缺陷而面临报废率问题，请考虑您的材料性质和公差要求。
- 如果您的主要重点是加工脆性材料：采用径向开模以消除导致端部剥落和开裂的轴向拉伸应力。
- 如果您的主要重点是表面光洁度和精度：使用此设计可防止表面划痕并保持高风险应用所需的严格几何公差。
通过将模具力学与卸载过程中材料的物理行为相匹配，您可以将顶出过程从失效源转变为保证质量的步骤。
总结表：
| 特性 | 固定模具设计 | 径向开模设计 |
|---|---|---|
| 顶出方法 | 强制/机械推挤 | 横向膨胀（分离） |
| 应力管理 | 高轴向拉伸应力 | 中和回弹应力 |
| 材料完整性 | 端部剥落/开裂风险 | 脆性材料的高完整性 |
| 表面光洁度 | 划痕/摩擦风险 | 光滑，无划痕的光洁度 |
| 精度 | 标准几何精度 | 极其严格的公差 |
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参考文献
- Jean-Philippe Bayle, Vincent Royet. Modelling of powder die compaction for press cycle optimization. DOI: 10.1051/epjn/2016018
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
