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粉末冶金成型是将金属粉末或混合料装在阴模型腔内，通过模冲对粉末施加压力压制成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度坯块的工艺。下面我整理了粉末冶金件成型技术论文，欢迎阅读!

简述粉末冶金成型方法

摘要：粉末冶金成型是将金属粉末或混合料装在阴模型腔内，通过模冲对粉末施加压力压制成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度坯块的工艺。成型的方法合理与否直接决定产品能否顺利生产以及能否具备批量生产的能力，降低成本。此外成型的效果将影响产品随后的工序和产品的最终质量。本文通过阐述粉末冶金模压成型常见的几种方法，以及不同的方法对应的原理及其压制的坯件的密度分布。并为不同类型产品的成型压制如何选择最合适的方法提供理论依据。

关键词： 单向压制 双向压制

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2015)02(b)-0000-00

1、引言

粉末冶金是用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合料)作为原料，经过成型和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程【1】。随着粉末冶金技术发的发展，粉末冶金产品的性能要求也不断提高，相对产生多种不同的成型方法。目前传统压制成型方法有：单向压制和双向压制两种。其中双向压制又分为阴模浮动式压制和阴模拉下式压制。

2、成型方法

单向压制

单向压制工作原理：阴模型腔和下模冲的位置固定不动，上模冲在压机凸轮带动下，向下进入阴模型腔，并对阴模型腔的粉末加压，使粉末压制成具有一定密度和强度的坯件。【2、3】

单向压制的一个循环有以下步骤。

A粉末充填：粉末通过手工或者动送粉器的送粉，利用粉末重力充填在阴模型腔中。

B单向压制：粉末填充完毕后，阴模型腔与下模冲位置固定不变，上模冲在压机凸轮带动下，向下进入阴模型腔，使粉末压制成成具有一定密度和强度的坯件。

C保压：为了使压力得到有效传递，保证坯件密度分布均匀，上模冲应在180度的成型压制位置下保持不动一段时间，使坯件中空气有足够时间逸出。【4】。

D脱模：保压结束后，上模冲由压机凸轮复位带动向上脱离阴模型腔，下模冲则由压机的下气缸的作用力作用下把坯件顶出阴模型腔。

E复位：上模冲退到最高点，送粉器把压制的坯件推出，同时下模冲退回固定位置，同时粉末在重力作用下充填在阴模型腔中。

双向压制

双向压制一般分为阴模浮动式压制和阴模拉下式压制。

阴模浮动式压制

阴模浮动式压制工作原理：阴模由弹簧支承，处于浮动状态，下模冲固定不动，上模冲在凸轮带动下向下进入阴模型腔，对粉末施加向下压力。开始加压时，由于粉末与阴模型腔壁间摩擦力小于弹簧支承力，只有上模冲向下移动，随着压力增大，粉末对阴模型腔壁间的摩擦力大于弹簧支承力时，阴模型腔与上模冲一起向下运动，与下模冲间产生相对移动，从而达到双向压制的效果。【2、3】。

阴模浮动式压制的一个循环有以下步骤。

A装料：手工或者由自动送粉器把粉末均匀装入阴模型腔。

B上冲下压：粉末填充完毕后，阴模弹簧支撑，下模冲位置固定不变，上模冲在压机凸轮带动下，向下进入阴模型腔，对阴模型腔中的粉末施加向下压力。

C阴模浮动：随着上模冲施加的压力不断增大，粉末对阴模型腔壁间的摩擦力也不断增大，当此摩擦力大于阴模型腔的弹簧支撑力时，阴模型腔与上模冲一起向下运动，直到坯件成型

D保压：为了使压力得到有效传递，保证坯件密度分布均匀，上模冲和阴模型腔向下运动至坯件成型的位置下保持不动一段时间，使坯件中空气有足够时间逸出。【4】。

E脱模：保压结束后，上模冲由压机凸轮复位带动向上脱离阴模型腔，阴模则由压机下压气缸的向下拉力往下退，直到坯件从阴模型腔脱出。

F复位：上模冲退到最高点，送粉器推出从阴模型腔脱出的坯件，然后阴模由弹簧支撑恢复到粉末充填位置，同时粉末在重力作用下充填在阴模型腔中。

阴模拉下式压制

下模冲固定位置不动，上模冲在凸轮的带动下，向下进入阴模型并对型腔中的粉末施加向下压力的同时，阴模型腔也由于受压机下压气缸的向下拉力，使其与上模冲一起向下运动，相对下模冲形成向上运动。从而实现上冲和下冲的双向压制【2、3】。

阴模拉下式压制过程一个循环有以下步骤。

A装料：手工或者由自动送粉器把粉末均匀装入阴模型腔。

B双向压制：粉末填充完毕后，上冲在凸轮的带动下，向下进入阴模型腔并对型腔粉末施加向下压力的同时，阴模也在压机下压气缸的向下拉力作用下一起向下运动，使下模冲相对阴模向上运动。

C保压：为了使压力得到有效传递，保证坯件密度分布均匀，在上、下模冲和阴模型腔相对位置不变的前提下保持不动一段时间，使坯件中空气有足够时间逸出。【4】。

D脱模：保压结束后，上模冲由压机凸轮复位带动向上脱离阴模型腔，阴模则由压机下压气缸的向下拉力往下退，直到坯件从阴模型腔脱出。

E复位：上模冲退到最高点，送粉器推出从阴模型腔脱出的坯件，然后阴模卸去下压气缸压力，恢复到粉末充填位置，同时粉末在重力作用下充填在阴模型腔中。

3压制方式与坯件密度的关系以及它们应用

单向压制坯件与密度关系

单向压制的密度分析：从压制原理可知，单向压制的压力是从上模冲方向向下传递。与上模冲相接触的坯件上层，从横向分析，密度从中心向边缘逐步增大，顶部的边缘部门密度最高，这是由于压制过程在阴模型腔壁会对粉末产生横向反作用力，所以边缘比心部高。从纵向分析，密度从上往下逐渐减少。这时由于压力在密实粉末过程，粉末发生滑移和变形会产生向上的反作用力，随着传递的压力不断减少，粉末更难发生滑移变形，最终导致底部坯件的密度低【5】。由此可知，单压制坯件密度分布从边缘向中心，从上到下逐渐减少。

双向压制坯件与密度关系

双压制的密度分析：从双向压制原理可知，双向压制的压力是从两端向中心传递。与模冲接触的坯件两端，横向分析，密度同样从中心向边缘逐步增大，理论跟单向压制一致。从纵向分析，由于压力从两端向中心传递，所以坯件两端的粉末能充分发生滑移变形现象，密度高，而随着压力传递减少，心部密度粉末不能充分滑移变形，密度低。由此可知，双向压制坯件密度分布：从边缘向中心逐渐减少，但坯件由于受两端压力压制，降低坯件的高径比，减少压力沿高度而减少的差异，密度分布更均匀。【5】。

4 结语

随着社会科技的不断发展，粉末冶金也发生翻天覆地的变化，各式的成型压制方法不断出现。但无论那种压制方式(摩擦芯棒压制，下模冲浮动压制，组合冲压制，换向压制等)都可以从上述3种压制方法的原理中找到理论基础。因此掌握上述3种方法的原理和应用原则就能为粉末冶金模具设计大打下坚实基础。

【1】 黄培云.粉末冶金原理.[M].北京.冶金工业出版社.1997(重印).1

【2】 中南矿冶学院粉末冶金教研室，粉末冶金基础，冶金工业出版社，1974

【3】 黄培云.粉末压型问题.(中南矿冶学院).1980

【4】 黄培云.粉末冶金原理.[M].北京.冶金工业出版社.1997(重印).213

【5】 黄培云.粉末冶金原理.[M].北京.冶金工业出版社.1997(重印).204

作者简介：阮志光(1985-)?男，汉，广东佛山人，本科，毕业于合肥工业大学，主要从事粉末冶金的研发工作。

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希望这个可以帮到你，你自己在改一改吧！高炉渣显热回收前景分析近年来开发的多项余热、余能回收技术在钢铁企业中得以应用并取得了显著效果。但是，对于高品质余热资源之一的高炉渣显热，目前还没有成熟的回收技术，大量高炉渣显热能量白白耗散。而我国年产高炉渣上亿吨，携带显热折合标煤七百多万吨，余热资源相当丰富，如能有效回收利用，将对我国钢铁企业的节能降耗，可持续发展有重要意义。 1 高炉渣显热资源状况 钢铁企业余热资源主要集中在炼焦、烧结、炼铁、炼钢和热轧工序，表现为产品余热、烟（煤）气余热、废渣显热及冷却水显热等。根据相关数据统计，各种形式余热资源状况如表1所示。 表1 钢铁企业余热资源状况 ———————————————————————————————————— 类别 余热品质总量比例 存在形式应用现状 ———————————————————————————————————— 烟（煤） 中、低 43%焦炉烟气、煤气，烧结烟气， 部分利用 气显热 热风炉烟气，转炉煤气，高炉煤气 产品显热 高、中 30%烧结矿/球团矿、焦炭、钢坯等部分利用 渣显热 高10%高炉渣、钢渣等 极少利用 冷却水显热 低17%高炉冷却水等 极少利用 ———————————————————————————————————— 注：余热统计中不包含铁水显热 钢铁企业各类余热资源中，产品及烟（煤）气显热占余热资源总量较多，余热品质包含各个温度等级。目前已开发并应用的技术有干熄焦技术、烧结余热回收技术、转炉烟气余热回收技术、连铸坯热送热装技术等等，取得明显效果和效益。冷却水显热虽然也占一定比例，但属低温余热资源，回收经济效果较差，余热回收率仅2%左右。炉渣显热能级高，属高品位余热资源，约占全部高温余热资源的35%，其中高炉渣占28%（见图1），回收价值很大。但是由于回收技术上的困难，目前渣显热回收率极低，只有部分高炉渣冲渣水余热得以利用，高炉渣显热是少数还未被开发利用的重要余热资源。 高炉渣的出炉温度在1400～1550℃之间。每吨渣含（1260～1880）×103kJ的显热，相当于60kg标准煤的热值。高炉渣的排出率与矿石品位有关，近年来我国大中型钢铁企业采用较高品位铁矿石原料，高炉渣铁比已降至300kg/t附近。由此，一座1000m3的高炉，按年产量90万t生铁、渣铁比为300kg/t计算，每年排渣量27万t，炉渣放散热量折合标煤万t。据不完全统计，我国已经投产和在建的1000m3级以上的大型高炉约有169座，估算综合生铁产能在亿t左右，因此每年我国大型高炉产渣量接近1亿t，携带热量折合标煤600万t。而实际生铁产量和渣铁比都高于计算值，因而高炉渣显热能量更为巨大。尽管并非可以全部回收高炉渣的热能，但若能部分回收利用，其节能效益也是显著的，非常具有市场开发潜力。 2 高炉渣显热利用现状 我国的高炉渣有90%以上采用水淬法制取水渣，用于水泥原料等，常用的水处理法有因巴法、图拉法、拉萨法等，但没有炉渣热能回收功能，炉渣热量基本全部散失。国内高炉渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖，首钢、济钢、宣钢、鞍钢、本钢、莱钢、安钢等企业都有过采用冲渣水余热解决厂区部分采暖或浴室供热水的报道。但这种利用仅占高炉渣全部显热的很少部分，余热回收率低，仅为10%左右，且受时间和地域限制，在夏季和无取暖设施的南方地区，这部分能量只能浪费，因此推广应用受到了限制。虽然高炉渣显热回收问题已得到关注，并且一些钢铁企业和高校、研究所正在进行研究，但多以理论设计、基础实验为主，目前还没有见到实体设备工业化应用的报道，未形成成熟技术。 日本新日铁公司从上世纪80年代初就开始研发炉渣余热回收技术，并进行了规模工厂试验应用，取得了较大进步，但相关技术还不成熟。其他国家如英国、美国等也在开发试验炉渣的余热回收利用技术。 3 高炉渣显热回收技术开发现状 现有正在开发的炉渣热能回收方法可概括为两大类：介质换热法和化学反应法。 介质换热法是利用高炉渣与介质接触或辐射进行热交换，然后利用高温介质能量发电或他用。技术开发较早并取得一定效果的主要有日本的内冷转鼓法、转轮粒化法、风淬法及英国的离心转盘法等，见表2。以上各种方法经过小型试验或工业化试验，能回收40%～60%的高炉渣显热，但技术还不成熟，有的效率低，有的影响炉渣性能降低附加值，有的设备投资大等等，未能推广。 表2 各种高炉渣显热回收技术概况 ——————————————————————————————— 方法 技术概述 ——————————————————————————————— 转鼓冷却法 液渣通过转鼓表面冷却为渣膜，鼓内介质吸热后 （日本） 变为蒸汽，经热交换器冷却后循环使用，回收热 量用于蒸汽透平发电。 80年代开发并进行工业 试验，成品渣玻璃化率95%，熔渣显热回收率偏低， 40%以下。 转轮粒化法 熔渣下落至旋转滚轮表面被甩出并粒化，送入 （日本） 固体介质流化床与空气和介质充分换热并冷却。 换热空气成为高温热风送到余热锅炉回收热量。 70年代开发，试验回收热量约为熔渣显热的60%， 成品渣可用于混凝土骨料。 风淬法 熔渣经高速空气吹射粒化并降温，渣粒再经二次流 （日本）化床热交换器冷却至低温排出，风洞及冷却塔内引 出的高温空气转变为蒸汽或电力进行利用。 80年代开发，经过半工业试验和规模生产试验，热 回收率小于50%，玻璃化率大于95%。但设计设备庞 大，风机能耗高。 离心转盘法 液渣落入高速旋转的杯盘上，在离心力（或附加上 （英国） 高速气流）的作用下被粒化，通过水冷壁和多级流 化床回收炉渣热能。 80年代开发，小型试验得到玻璃相大于95%，预测 工业化显热回收率达60%。 ——————————————————————————————— 化学反应法是利用高炉渣显热能量促使化学反应进行，以回收利用高炉渣余热。国外有研究采用利用炉渣的高温热量促使CH4和H2O气体发生反应生成H2和CO，生产气体在下一反应器中反应又生成CH4和H2O气体，放出热量，处理后可供发电或热风炉使用等。另外，也有报道利用显热进行沼气制氢实验研究：CH4+CO2→2H2+2CO。目前此类方法还处于理论研究探索阶段，离实际应用较远。 4 高炉渣显热回收技术开发探讨 要对高炉渣显热进行回收利用，可以有多种设计，但要实现该技术在工业化生产中的推广应用，应满足几个前提：（1）显热回收的同时，高炉渣的性能不能下降，仍满足主流使用要求；（2）回收系统简单，投资较少；（3）高炉渣显热回收利用效率较高。 高炉渣显热回收的主要目的是在现有生产的基础上对二次能源的再利用，因此技术开发不应影响炉渣的使用性能和附加值。如前所述，我国90%以上的高炉渣制成水淬渣，被卖往水泥厂作原料，全国生产的水泥中约70%左右掺用了不同比例的高炉粒化渣。虽然高炉渣也可用于制取矿渣棉、微晶玻璃等产品，附加值也较高，但将高炉渣淬冷用作水泥原料的市场更为广阔，用量很大。因此，应主要针对高炉渣用作水泥原料的生产工艺，开展炉渣显热的回收技术研究，即实现高炉渣热能的再利用，又能使处理后的高炉渣性能满足水泥原料要求。 目前，高炉渣显热回收技术开发的热点是干式回收法，这与现有水淬渣法相比更为节水和环保，符合发展理念，但设备投入大、综合效率较低等问题成为其实现工业化应用的瓶颈，有待于取得新技术突破，如日本试验的风淬法。另外，有的干式回收技术只关注于显热的回收效率，而忽略了对高炉渣性能的影响，使处理后的炉渣难以满足水泥原料要求，如转轮粒化法等，这也是不太适合工业化推广。高炉渣水淬工艺是已经成熟并在我国广泛应用的技术，如能在现有水淬渣工艺设备的基础上，通过部分改造，增添热能回收设备，实现一定程度的热能回收，则可降低成本投入，比较容易在钢铁企业推广实施。水渣处理的新INBA法就是在原有INBA法基础上增加了冷凝设备系统，将冲渣时产生的大量蒸汽进行回收，同时减少了环境污染，以此为鉴，进一步实现热量回收也是可能的。 高炉渣显热虽高，但导热系数低、换热慢，而且出渣不连续，因此有效回收利用其热能有很大难度。设计时首先应考虑保证热源的稳定性，使能量连续稳定地转换输出；再者选择合适的换热介质，提高换热效率，目前多以水、空气与炉渣进行换热，也可考虑其它惰性气体或有机液体作为介质，或者采用几种介质的组合；之后还要考虑回收热能的合理利用，尽可能做到能级匹配，高效利用。高炉渣显热利用首先考虑直接使用，如生产工艺上的空气、燃气预热，物料干燥，生产蒸汽热水等；再者用于动力回收，例如用于发电。对于回收温度较低的部分热能，也可用于采暖、制冷等方面。 高炉渣显热回收技术在我国还没有进入工业化阶段，因此，大型回收设备的设计制造也是开发的主要内容之一。高炉渣显热回收机械装置的结构、尺寸不但要满足工艺要求，还要有一定的耐高温、耐磨、耐腐蚀能力，运行安全稳定，便于维修。因而，应结合生产实际设计开发高炉渣显热回收设备，实现标准化、系列化。 高炉渣显热回收技术的开发与推广可分阶段逐步实施。如针对现有高炉的实际生产情况，首先开发一种相对简单的回收系统，回收一定比例的热能（30%～40%），在高炉检修或扩容时增设；使用成功和取得效益后，可以此技术和经验为基础，再对技术设备升级改造或开发全新的回收方法，使热能回收效率达到较高水平（60%～70%），可应用于新建高炉上使用，并逐步改进和在钢铁企业全面推广。 5 结语 综上所述，我国高炉渣显热品质高、资源丰富，对其回收利用的开发前景非常广阔。对高炉渣显热回收利用技术的开发，应以满足炉渣应用为前提，使性能达到水泥原料使用要求，并尽量简化设备、降低投资，达到一定的热能回收利用率；结合实际情况，以现有水渣工艺为基础，开发显热回收功能，逐步改进回收工艺设备，提高效率，并进一步开展更为高效、环保的高炉渣显热回收技术如干法回收技术。高炉渣显热的回收和再利用，涉及工艺、设备和生产多方面，建议由科研院所、设计单位和企业合作开发，早日实现工业化应用。