粉末冶金产品为什么会开裂?

粉末冶金产品为什么会开裂?潜在出现的裂纹已经被视为具有巨大影响,并且经常成为生产复杂形状的零件时,对于行业被调查对象来说,提升材料性能所得到的益处仅比解决裂纹问题的重量性略高.详解产品开裂原因和解决办法:

1、裂纹的形成

通常,一个固体受到力的作用分离或分裂成2个或更多部分,这就叫做断裂.断裂的原因可以是裂纹,和载荷下裂纹增长.对于粉末冶金成形体生胚,裂纹的产生主要可以归为以下原因之一: 颗粒间互锁破裂; 没有形成颗粒间互锁. 颗粒间互锁破裂的主要原因是粉末颗粒的阻断或拉伸.互锁破裂可能是受施加的张力作用或横向的剪切力作用或者两种力的组合作用.破裂区域可能在比浅表面更深的地方,并且也可能是不规则的,不连续的.另一方面,如果由达到微观应力强度等级的外应力或内应力造成应力集中,会导致裂纹产生.因此,当横断或水平粉末颗粒裂开面的常规应力分量达到开裂应力时,会出现由外应力或内应力作用产生的裂纹。

2、粉末冶金产品开裂解决办法

(1)错误的材料整合性

出于各种原因,金属粉末使用添加剂.例如,添加合适的润滑剂进行混合会提高压缩性,减少脱模力.但是,混合铁粉添加过多润滑剂会抑制颗粒间粘结形成,粘合剂,杂质甚至残留空气都会对粘结形成造成负面作用.

(2)颗粒间移位

颗粒间粘结最初主要由塑性形变和粉末块体运动形成,在理想条件下,致密化过程是双向的,对称的和同步的,并且不会发生颗粒间边移位.致密化过程之后的移位运动会阻止颗粒间粘结形成,并且能够破坏已经在成形早期形成的粘结。

(3)非正常塑性应变分离成形过程中

颗粒会发生不可恢复的塑性变形.另外可恢复的塑性变形也会发生.最终成形阶段之后,相关的压力会减少并最终在脱模过程中降到零.成形压力泄掉的瞬间,压缩应力释放,成形体生胚将会突然从塑性向弹性阶段变化.如果内应力大于成形体强度极限,裂纹就会产生。

(4)高张力、剪切力

在粉末冶金生胚状态下,如果成形体由外因或内因作用产生的张力，剪切力高于成形体本身的生胚强度,那么就会产生裂纹。

(5)材料整合原因造成的裂纹

空气残留在粉末物质成形过程中,粉末量大约按照2:1的比率下降.松散颗粒间的孔隙内充满的空气必须在成形过程中被挤出,并且必须在比较少的时间内完成,空气必须从粉末矩阵和设计配合间隙公差很小的模具组件中被挤出.限制气流产生的背压会在产品各段成形前阻止空气从粉末拒阵中被挤出,并把空气圈闭在成形体内部.有报告显示当模具完成成形过程,残留在成形体中的最终空气压力可以达到50MPA,远大于常规粉末系统的生胚强度.对于大零件来说,这个问题更糟,原因在于成形过程中更多的空气在末矩阵中移动更多的距离。

粉末冶金零件的裂纹主要发生在烧结工序之前的成形压制过程或加工.尽管裂纹可能要在烧结之后才会变得明显,但是裂纹产生的根本原因极可能是烧结之前颗粒间粘结比较差.烧结时引起的应力可能会“打开”裂纹,但是这极有可能已经产生烧结之前的加工步聚.极少有例子表明不正确的产品设计可能导致烧结时较高的应力水平,为此应力水平可能会超过零件的强度从而导致机械失效。

本文出处民鑫粉末注射成型，技术热线0755-27268799。

文章来源：《冶金与材料》 网址: http://www.yjyclzz.cn/zonghexinwen/2020/0709/356.html