压制压力的计算

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(一)压制压力计算

压制压力F是选择压机的重要参数，其值按下式计算：

F=fS+F_摩

式中 f——单位压力(MPa)；

S——受压横截面积(mm²)；

F_摩——用来克服粉末与模壁间的摩擦所需的力。

其中单位压力f与压坯的密度有关。若忽略粉末与模壁间的摩擦力，对于大多数铁基和青铜基的压坯，可按留特科斯基(W．Rutkowski)公式计算：

ρ=bf^a

式中 ρ——密度；

f——单位压力；

a——常数；

b——常数。

也可将上式用对数形式表示：

lnρ=alnf+lnb

几种常见粉末的单位压力与压坯密度的关系见表3．3－12。

表3．3－12 单位压力与压坯密度的关系

注：1．铁－铜－石墨粉成分为2．5%铜，0．8%石墨，其余为铁，另加硬脂酸锌0．8%。

2．铁－硫－石墨粉成分为：0．4%硫，2．2%石墨，其余为铁，另加硬脂酸锌0．8%。

3．青铜－石墨粉成分为：0．75%石墨，其余为ZCuSn5pb5Zn5，另加硬脂酸锌1%。

(二)脱模压力计算

脱模压力F_脱可按下式计算：

F_脱=μ_静·p_侧剩·S_侧

式中 μ_静——粉末与模壁之间的静摩擦系数(表3．3－13)；

表3．3－13 粉末与模壁之间的静摩擦系数

p_侧剩——压制完卸压后，阴模弹性收缩时作用于压坯的压强，也称剩余侧压强(MPa)；

S_侧——压坯与阴模接触的侧面积(mm²)，一般S_侧=lh，对齿轮S_侧=10M(8Z－7．75)h；

l——压坯横截面周长(mm)；

h——压坯高度(mm)；

M——齿轮模数(mm)；

Z——齿数。

剩余侧压强p_侧剩可按下式计算：

式中 E——压模材料的弹性模量(MPa)；

△R_侧——卸压后阴模外半径上剩余的变形量(mm)；

m——阴模外径与内径之比；

R——阴模外半径(mm)。

若侧压强p_侧=ξ₀ρf，则剩余侧压强还可用另一公式计算：

p_侧剩=jξf=jξ₀ρf

式中 j——剩余侧压强与侧压强之比，它取决于模具的刚度。见表3．3－14。

表3．3－14 m值与相应的j值

ξ——压坯侧压系数，，压坯的泊松比，v是压坯宽度的函数，若以ξ₀表示相应致密材料的侧压系数(见表3．3－15)，则ξ=ξ₀ρ；

表3．3－15 不同密度金属材料的ξ₀值

ρ——压坯的相对致密度；

f——压制时的单位压力(MPa)。

当ρ=0．80～0．85，m=2～4时，可按下式计算：

铁基 p_侧剩=0．18～0．20f

铜基 p_侧剩=0．20～0．22f

(三)压力中心计算

设计各种粉末冶金模具时，应当使压件的压力中心与阴模外形的中心、模冲承压垫的中心以及压机的压力中心重合。特别是对于大截面的制品尤为重要。

压力中心的计算请查阅词条：第一章第二节中的冲模压力中心的确定。