压力保持阶段是成型周期中关键的稳定阶段。它之所以重要，是因为它能迫使塑性变形延伸到每个聚四氟乙烯（PTFE）颗粒和填料材料中，而不仅仅是压缩表面。没有这个持续时间，内部应力会不均匀，导致材料在卸压时断裂或开裂。
PTFE复合材料的压实不是瞬间完成的；它需要时间让材料屈服。压力保持阶段可以减轻弹性恢复（回弹），确保“生坯”在烧结前保持其形状和密度完整性，以防止开裂。
压实机制
实现完全塑性变形
PTFE粉末在冷压过程中不像液体那样流动；它们会发生机械变形。达到峰值压力不足以永久改变每个颗粒的形状。
持续阶段提供了这种塑性变形传播的必要时间。它确保变形能够到达每个PTFE颗粒和填料相的核心，而不仅仅影响外层。
稳定相接触
在复合材料中，PTFE基体与填料材料之间的相互作用非常微妙。
保持压力可以稳定这些不同相之间的接触点。这种张力下的时间允许颗粒机械地互锁，形成一个内聚的固体结构。
均匀应力分布
快速压缩会在模具内产生高压区和低压区。
保持压力可以使这些力均衡。这导致整个零件的应力分布均匀，这对于一致的密度至关重要。
防止结构缺陷
抵抗弹性恢复
受压材料会储存弹性势能，有点像被压缩的弹簧。
如果在压实后立即卸压，这种能量会作为弹性恢复突然释放。这种快速膨胀会撕裂未烧结零件的弱机械键，导致立即开裂。
确保生坯完整性
压制阶段的结果是“生坯”——一个脆弱的、未烧结的预制件。
保持阶段确保这个预制件具有足够的结构完整性。通过让材料在压力下松弛到新的形状，可以最大限度地降低零件在弹出或烧结前处理过程中分崩离析的风险。
理解仓促的风险
效率的假象
缩短保持时间可能会缩短制造周期，但它会造成虚假的经济效益。
在塑性变形完成之前卸压，会在材料内部留下很高的张力。这会大大增加报废率，因为在弹出后会立即出现应力裂纹。
密度梯度
持续时间不足会导致零件内部密度不均匀。
虽然零件可能看起来是实心的，但内部密度变化会在随后的烧结过程中导致不可预测的翘曲或收缩。
优化您的压制周期
为确保高质量的PTFE复合材料生产，请遵循以下原则：
- 如果您的主要关注点是结构完整性：延长保持阶段以允许完全应力松弛，防止由弹性回弹引起的开裂。
- 如果您的主要关注点是材料均匀性：利用持续阶段将塑性变形深入到填料相中，确保一致的密度分布。
压力下的时间是您将松散粉末转化为内聚、耐用固体的投资。
总结表：
| 阶段特征 | PTFE压制中的目的 | 对质量的影响 |
|---|---|---|
| 塑性变形 | 迫使变形进入核心颗粒 | 确保材料完全压实 |
| 相稳定 | 稳定PTFE与填料之间的接触 | 形成内聚的机械键 |
| 应力均衡 | 均匀分布内部力 | 防止密度梯度和翘曲 |
| 弹性缓解 | 抵抗突然的“回弹”能量 | 消除卸压时的开裂 |
| 生坯完整性 | 使材料松弛到新的形状 | 提供处理和烧结的强度 |
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参考文献
- Khrystyna Berladir, Аrtem Аrtyukhov. Computer Simulation of Composite Materials Behavior under Pressing. DOI: 10.3390/polym14235288
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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