石墨润滑剂主要涂抹在模具壁上，以应对钛粉高压压制过程中产生的强烈摩擦。 在高达1.6 GPa的压力下压制时，粉末与硬质钢模具之间会产生显著的摩擦。石墨充当关键的屏障，防止钛颗粒“冷焊”到钢材上，从而保护模具免受磨损，并确保零件能够无损地弹出。
通过降低界面摩擦，石墨润滑可确保钛压坯内部压力分布均匀，防止密度梯度和表面缺陷，同时延长成型设备的使用寿命。
摩擦与工具保护的力学原理
防止冷焊
钛粉在压力下具有很高的反应性。如果没有润滑剂屏障，1.6 GPa的巨大力会使钛颗粒粘附在硬质钢模具壁上。
创建保护屏障
这种粘附现象称为冷焊。石墨可防止这种化学和物理粘附，确保粉末与模具表面保持分离。
保护工具寿命
摩擦的减少保护了冲头和模具壁免受快速退化。通过最大限度地减少磨损性接触，石墨延长了昂贵的成型工具的使用寿命。
提高零件质量和均匀性
增强压力传递
高壁摩擦会吸收压机施加的能量。石墨可减少这种损失，使压力能够有效地传递到整个粉末柱。
最小化密度梯度
当压力均匀传递时，“生坯”（未烧结）压坯的密度会更加均匀。这降低了密度梯度的风险，即零件的某些部分压实紧密，而其他部分则保持多孔。
确保安全弹出
降低脱模阻力
工艺并非在卸压后就完成；零件必须弹出。石墨可最大限度地减少将压坯从模具中推出的阻力。
防止表面缺陷
弹出过程中高摩擦力会撕裂生坯的表面。适当的润滑可防止零件离开模具时在其表面形成层状或裂纹。
了解不当润滑的风险
摩擦的后果
未能使用石墨等润滑剂不仅会磨损工具；它还会损害零件的结构完整性。如果粉末粘附在壁上，压坯的内部结构将变得不一致。
弹出失败
如果由于缺乏润滑剂导致脱模阻力过大，弹出力可能会超过生坯的强度。这会导致零件立即断裂或产生微裂纹，从而损坏组件。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的冷模压制工艺，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要重点是工具寿命：确保模具壁上石墨覆盖均匀，以防止高压钛接触引起的磨损。
- 如果您的主要重点是零件均质性：使用壁润滑来最大限度地传递压力，确保从零件顶部到底部密度一致。
石墨润滑不仅仅是一个可选步骤；在高压下生产无缺陷的钛零件是一项基本要求。
总结表：
| 益处 | 描述 |
|---|---|
| 防止冷焊 | 在 1.6 GPa 压力下，在反应性钛和钢模具壁之间形成屏障。 |
| 工具寿命 | 最大限度地减少昂贵的冲头和模具壁的磨损，延长设备寿命。 |
| 压力分布 | 减少壁摩擦，使力均匀传递，实现压坯密度均匀。 |
| 安全弹出 | 降低脱模阻力，防止生坯表面开裂和结构缺陷。 |
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参考文献
- Tamás Mikó, Zoltán Gácsi. A Novel Process to Produce Ti Parts from Powder Metallurgy with Advanced Properties for Aeronautical Applications. DOI: 10.3390/aerospace10040332
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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