温压金属粉末及润滑剂的摩擦性能试验研究

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温压技术是一种以低成本制造高密度、高性能粉末冶金零件的新型成形技术。但由于影响温压致密化的因素较多,在某种程度上制约了该技术的广泛应用。本文以铁粉、钛粉和钨粉为原料,对影响粉末成形过程中侧压力特性与摩擦特性的各种因素进行了较系统研究,经过数据分析,结合微观测试,揭示了粉末温压成形机理。另外,以聚合物润滑剂EBS、硬脂酸钡和硬脂酸锌等为原料,借鉴聚合物共混改性理论和正交试验方法,对润滑剂进行优配,探索开发了适用于粉末成形的新型润滑剂。 本文通过一系列试验研究,获得如下成果: 对粉末成形过程中侧压力测试装置进行有限元模拟等,分析顶杆和阴模的应力和变形状况。 研究了不同类型金属粉末如铁粉、钨粉、钛粉的成形过程中侧压力分布状况,随着压制压力的增大,侧压力和压坯密度不断增大;侧压力随压坯位置高度的下降而不断减小,且不同类型金属粉末减幅不一样;同时,升高压制温度,控制适量的粉末内润滑剂、粘结剂,采用模壁润滑工艺等有利于提高侧压力和压坯密度。另外,温压压坯密度比常温压坯密度平均增加0.2%,且压坯上部应力最大,中部次之,下部最小;在压坯中部高度上中心位置应力大于边缘位置应力。 研究了压制速度对侧压力和压坯密度的影响。提高压制速度,有利于增加侧压力及压坯密度。压制速度在30mm/min至240mm/min范围侧压力增加,平均增幅为20%,之后增幅有所减弱并趋于平缓;而压制速度与压坯密度关系曲线为斜率约0.5的直线。 金属粉末的类型对压坯的弹性后效、烧结性能及粉末成形中的摩擦特性有较大的影响,常温时钨粉压坯、钛粉压坯和铁粉压坯的弹性后效分别为0.61%、0.56%及0.14%。同时,摩擦磨损试验显示,在所研究的润滑剂中,含有EBS的压坯摩擦系数随成形力的增加而减小;优化润滑剂中EBS含量多的摩擦系数较低。 不同润滑剂在粉末内润滑中所占的最优百分比有所差别;另外,采用正交试验方法可优化出性能较好的润滑剂。同时,DSC热分析中出现约68℃的波峰表明,聚合物润滑剂共混发生了改性,这为开发新型润滑剂提供新方法。
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