预压金属粉末是关键的准备步骤，可直接增强最终产品的结构完整性。通过使用实验室液压机预压材料，您可以在高速阶段开始之前有效地“预先排空”粉末团块中捕获的大部分自由空气，从而显著提高其初始接触密度。
高速压制通常比空气逸出速度更快地压缩材料，产生内部压力，从而导致缺陷。预压消除了这个变量，降低了孔隙率，并防止了与空气膨胀和回弹相关的裂缝。
空气捕获的机制
速度的挑战
在高速压制实验中，机械力施加得很快。通常，这种压缩发生的速度比存在于颗粒之间的空气自然逸出的速度更快。
背压的产生
当空气被捕获时，它会产生高压。这会在压坯内部产生显著的背压，从而积极抵抗致密化过程。
液压预压的作用
排空自由空气
使用实验室液压机可以实现受控的、较慢的力施加。这使得粉末团块中的自由空气有足够的时间从模具中迁移出来。
提高初始接触密度
通过去除这部分空气体积，粉末颗粒被带到更近的距离。这建立了更高的初始接触密度，为后续的高速冲击提供了更稳定的起点。
提高生坯的完整性
降低孔隙率
由于先前由空气占据的体积已最小化，最终的“生坯”（烧结前的压制件）表现出显著降低的孔隙率。材料更致密、更均匀。
防止裂缝和回弹
导致裂缝的主要原因之一是回弹。当被捕获的高压空气在移除压制力后立即膨胀时，就会发生这种情况。预压消除了这种潜在的能量来源，从而有效地防止了膨胀裂缝。
理解权衡
工艺效率考虑
虽然有利于提高密度，但引入预压阶段会增加制造或实验工作流程中的一个步骤。与直接单次压制方法相比，这不可避免地增加了每个零件的总循环时间。
设备复杂性
这种方法需要协调两套独立的设备：用于准备的实验室液压机和用于最终成型的告诉设备。这增加了实验设置的复杂性。
优化您的压制策略
要确定此额外步骤是否对您的特定应用是必需的，请考虑您的主要限制因素：
- 如果您的主要关注点是最大密度和结构完整性：优先考虑预压以消除气穴并最大限度地降低内部开裂的风险。
- 如果您的主要关注点是工艺速度和吞吐量：评估背压是否确实导致了缺陷；如果没有，您可能可以跳过预压以节省时间。
通过在空气成为问题之前将其清除，您可以确保您的高速设备正在压实金属，而不是压缩气体。
总结表：
| 特征 | 单次高速压制 | 预压 + 高速 |
|---|---|---|
| 空气捕获 | 高（捕获空气） | 最小（预先排空） |
| 孔隙率 | 较高 | 显著降低 |
| 裂缝风险 | 高（由于回弹） | 低（压坯稳定） |
| 循环时间 | 较快 | 较慢（两步法） |
| 最终密度 | 可变/较低 | 始终较高 |
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参考文献
- Jun Liu, Xiaolong Luo. Influences of the Air in Metal Powder High Velocity Compaction. DOI: 10.1051/matecconf/20179502001
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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