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基于壓縮-剪切復(fù)合負(fù)荷的鐵系燒結(jié)粉末高密度成型

為提高以金屬粉末為原料的燒結(jié)零件的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)前壓縮粉末零件更高密度十分重要。一般燒結(jié)前的粉末成型件利用單軸壓縮負(fù)荷成型，可以達(dá)到高密度極限。新研究出的利用“壓縮-剪切復(fù)合負(fù)荷”的壓縮粉末成型技術(shù)打破了這種極限的方法，不僅可以制作高密度成型體，而且即使是低壓縮壓力也能得到高密度的粉末成型件。

分析了金屬粉末單軸壓縮成型時(shí)剪切負(fù)荷的效果。將壓縮-剪切復(fù)合負(fù)荷應(yīng)用于鐵系燒結(jié)粉末成型，在施加壓縮負(fù)荷的同時(shí)，施加回轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，以進(jìn)行圓柱形零件的成型，分析了剪切負(fù)荷成型件密度提高的效果。

研究使用了鐵系燒結(jié)混合粉末（96.5%鐵、2%鋼、0.82%石墨和0.7%有機(jī)潤(rùn)滑劑EBS），粉末成形時(shí)使用圓筒模具（內(nèi)徑11.28mm）。在成型過(guò)程中，首先施加壓縮負(fù)荷。在保持壓縮應(yīng)力狀態(tài)下，使上、下沖頭分別逆向回轉(zhuǎn)，施加剪切負(fù)荷。把成型體高度約10mm的粉末充填到模型內(nèi)，然后在壓縮力100～700MPa、回轉(zhuǎn)角度0～360°（0為單軸壓縮）范圍內(nèi)變化加工條件，制作壓縮粉末件。分析回轉(zhuǎn)角度和壓縮力對(duì)成型體密度的影響，以及試驗(yàn)材料高度方向的密度分布。試驗(yàn)得出如下結(jié)論。

（1）壓縮粉末成型時(shí)，同時(shí)施加壓縮負(fù)荷和剪切負(fù)荷，對(duì)成型件密度的提高非常有效。

（2）以較小的回轉(zhuǎn)角度回轉(zhuǎn)，制件密度顯著提高。

（3）在壓力200～400MPa，剪切負(fù)荷高密度效果好。

（4）在施加剪切負(fù)荷情況下，相比僅施加單軸壓縮負(fù)荷，50%的壓縮力即可進(jìn)行同樣密度的成型。

（5）利用上、下兩個(gè)沖頭施加回轉(zhuǎn)負(fù)荷時(shí)，試驗(yàn)材料內(nèi)的密度梯度平緩。

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2013年第12期

作者：伊藤諒

編譯：郝長(zhǎng)文