發(fā)布時間：2020-12-25 17:56

　　與傳統(tǒng)粉末壓制方式相比,粉末高速壓制技術(shù)有利于顯著提高成型壓坯的密度大小及其均勻性,因而得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。區(qū)別于傳統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)加載方式,高速壓制屬于瞬時沖擊過程,粉末狀態(tài)在極短時間內(nèi)急劇變化,因而亟待對其致密化過程和影響因素進(jìn)行深入分析。本文首先利用重錘式高速壓機,展開了不同裝粉量和沖擊高度下的壓制實驗,發(fā)現(xiàn)成型坯件的平均密度隨單位質(zhì)量能量的提高而不斷增加,最后趨于穩(wěn)定。同時壓制密度大小隨沖擊峰值壓力的變化關(guān)系,仍然較好地符合經(jīng)典川北公夫和黃培云壓制方程。在分析粉末受力特征時發(fā)現(xiàn),側(cè)壓系數(shù)和傳力比在沖擊過程中均表現(xiàn)為首先降低、中間平穩(wěn)、最后上升的變化規(guī)律;而粉末與模具內(nèi)壁的摩擦系數(shù)則表現(xiàn)為首先上升、中間平穩(wěn)、最后下降的變化規(guī)律。并且,沖擊速度對傳力比和摩擦系數(shù)具有較大影響。另一方面,利用Drucker-Prager Cap粉末模型及顯式動力學(xué)有限元方法,實現(xiàn)了對粉末高速壓制過程的模擬,得到了密度隨時間和空間的變化分布規(guī)律。并結(jié)合正交試驗和方差分析,首先研究了粉末成型密度隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)平均密度大小隨單位質(zhì)量能量的變化趨勢與實驗規(guī)律十分吻合,但并不隨邊壁潤滑條件、高徑... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

粉末高速壓制成形技術(shù)原理示意圖

顆粒間空隙所占空間更少，從而能夠大幅提高壓坯的整體密度。高速壓制成型后壓坯的密度比傳統(tǒng)壓制要高4%以上，諸多學(xué)者以鈦粉為壓制對象采用高速壓制技術(shù)可制備出相對密度高達(dá)98.5%左右的壓坯，圖1.2所示為高速壓制與傳統(tǒng)壓制密度對比[22]。高速壓制在提高壓坯整體密度的同時，其密度均勻性也有著較好的改善。李超杰等[23]在對鈦粉進(jìn)行高速壓制實驗后發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)壓制方式相比，高速壓制成型坯件各部分密度數(shù)值差異較小，且位于邊壁的軸向密度分布更加均勻，因此，高速壓制成型過程能夠得到密度更加均勻的坯件。（3）彈性后效較低在高速壓制過程中，較大沖擊載荷使得粉體顆粒間的結(jié)合十分緊固，因而在壓制后期粉末顆粒彈性變形低于傳統(tǒng)壓制方式。Bos等[24]在對水霧化鐵粉成形圓柱體的對比試驗中發(fā)現(xiàn)，高速壓制的壓坯徑向彈性后效數(shù)值比傳統(tǒng)壓制方式略低，而王建忠[25]、鄧三才等[26]在對高速壓制工藝中的銅粉、鐵粉等壓制對象進(jìn)行研究后，同樣發(fā)現(xiàn)了高速壓制工藝得到的壓坯彈性后效低于傳統(tǒng)壓制方式。（4）綜合力學(xué)性能優(yōu)異產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能與壓坯致密化程度有著緊密的關(guān)系

行自由落體運動，重錘與上模沖接觸后沖擊金屬粉末從而實現(xiàn)粉體致密化的目的。實驗以BL-GSTZ-1型高速壓制裝置開展，如圖2.1所示。該裝置主要由重錘、機架、壓制模具、電磁吸盤、重錘提升電機和滑輪、安全防護(hù)等構(gòu)成。整體機架由四部分組成：底板、上橫梁、立柱、和沖錘導(dǎo)柱。其中，立柱的下部分固定在底板上，上部分與上橫梁聯(lián)接，整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“門”字形；立柱兩側(cè)安裝有標(biāo)尺刻度，主要是用來為重錘提升高度做參照；出于安全考慮，在機架的中部位置安裝有安全擱架，主要作用是在進(jìn)行模具安裝等實驗準(zhǔn)備時，作為暫時放置沖錘的平臺，防止由于鋼絲繩的突然斷裂或者突然斷電導(dǎo)致重錘突然落下，對操作人員帶來意外傷害。表2.1為BL-GSTZ-1型重錘式高速壓機主要技術(shù)參數(shù)一覽表。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于DEM的金屬顆粒間接觸力的影響因素[J]. 胡仙平,劉軍,馬斌斌.  機械設(shè)計與研究. 2015(05)
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[10]基于離散元法的固體顆粒介質(zhì)傳力特性研究[J]. 曹秒艷,董國疆,趙長財.  機械工程學(xué)報. 2011(14)

博士論文
[1]粉末冶金壓坯殘余應(yīng)力與裂紋損傷研究[D]. 周蕊.天津大學(xué) 2013

碩士論文
[1]鈦及鈦合金高速壓制成形規(guī)律及性能的研究[D]. 何杰.華南理工大學(xué) 2016
[2]316L不銹鋼粉末及鐵基合金粉末的高速壓制成形研究[D]. 鄧三才.華南理工大學(xué) 2010



本文編號：2938126