VC/Cu 복합재 제조 중 금속 금형은 필수적인 함유 용기 역할을 합니다. 시편의 기하학적 경계를 정의하고 구리 및 탄화바나듐 분말 혼합물을 제자리에 고정합니다. 유압 프레스의 높은 힘 하에서 금속 금형은 느슨한 분말을 추가 가공을 위한 고체, 응집된 "녹색 압축물"로 변환하는 데 필요한 압축력으로 수직 압력을 전달합니다.
금속 금형은 느슨한 분말을 조밀하고 성형된 고체로 압축하는 데 필요한 단단한 구속을 제공하여 공극을 효과적으로 제거하고 취급에 필요한 구조적 무결성을 확립합니다.
함유 및 소결의 역학
부품 형상 정의
금속 금형의 가장 즉각적인 역할은 최종 복합재의 모양을 설정하는 것입니다.
이는 원하는 부품의 정밀한 음각 역할을 합니다. 금형은 특정 치수 내에서 느슨한 분말 혼합물을 구속함으로써 시편의 초기 형상 균일성을 보장합니다.
입자 재배열 촉진
유압 프레스가 하중을 가할 때(종종 약 200MPa의 압력 또는 200kN의 힘에 도달) 금속 금형은 팽창에 저항합니다.
이 저항은 분말 입자를 바깥쪽이 아닌 안쪽으로 밀어냅니다. 이 구속은 입자가 재배열되고 소성 변형을 겪도록 강제하여 고체 구조를 생성하기 위해 서로 맞물리게 합니다.
공기 배출 및 압축
높은 상대 밀도를 달성하는 데 금속 금형의 강성이 중요합니다.
프레스가 특정 시간(예: 1분) 동안 작동함에 따라 금형은 기공 부피를 크게 줄일 수 있습니다. 이 과정은 입자 사이에 갇힌 공기를 배출하며, 일반적으로 녹색 압축물에서 약 75%의 상대 밀도를 달성합니다.
결과: "녹색 압축물" 생성
녹색 강도 설정
금속 금형 단계의 주요 산출물은 "녹색 압축물"입니다.
금형은 바인더 경화 단계 없이도 분말이 충분히 단단하게 압축되어 모양을 유지하도록 합니다. 이는 부품에 충분한 기계적 강도를 부여하여 부서지지 않고 배출, 취급 및 이동할 수 있도록 합니다.
소결 단계 활성화
냉간 압축 중 적절한 성형은 후속 제조 단계를 단순화합니다.
사전 소결된 고체를 생성함으로써 금속 금형은 최종 고온 소결을 위해 흑연 금형에 더 쉽게 장입할 수 있도록 합니다. 이 사전 단계는 최종 소결 제품의 치수 정확도를 향상시킵니다.
절충점 이해
공구의 기계적 한계
금속 금형은 높은 응력을 견디도록 설계되었지만 파괴되지 않는 것은 아닙니다.
금형의 항복 강도를 초과하는 압력을 가하면 금형 자체가 변형될 수 있습니다. 이는 치수 공차가 좋지 않은 복합재 또는 압축 장비의 잠재적 손상을 초래합니다.
벽 마찰 및 밀도 기울기
분말과 금속 금형 벽 사이의 상호 작용은 마찰을 유발합니다.
이 마찰을 관리하지 않으면 압력이 분말 전체에 고르게 분산되지 않을 수 있습니다. 이는 압축물의 외부 가장자리가 중앙보다 밀도가 높은 "밀도 기울기"를 유발할 수 있으며, 소결 중 변형을 일으킬 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
냉간 압축 단계의 효과를 극대화하려면 특정 목표에 맞게 공구 접근 방식을 조정하십시오.
- 치수 정확도가 주요 초점인 경우: 소결 후 가공 요구 사항을 최소화하기 위해 금속 금형이 엄격한 공차로 가공되었는지 확인하십시오.
- 녹색 강도가 주요 초점인 경우: 더 높은 압력(>200MPa)을 견딜 수 있는 금형을 사용하여 입자 맞물림 및 밀도를 극대화하십시오.
올바른 금속 금형 구성을 선택함으로써 고성능 VC/Cu 복합재에 필요한 구조적 기반을 마련합니다.
요약 표:
| 역할 단계 | 금속 금형 내 기능 | VC/Cu 복합재 결과 |
|---|---|---|
| 함유 | 기하학적 경계를 정의하고 팽창을 제한합니다. | 정밀한 부품 형상 및 치수를 보장합니다. |
| 소결 | 고압 하에서 입자 재배열을 촉진합니다. | 기공 부피를 줄이고 ~75%의 상대 밀도를 달성합니다. |
| 녹색 강도 | 분말 입자의 기계적 맞물림을 가능하게 합니다. | 취급/소결 준비가 된 응집된 압축물을 생성합니다. |
| 소결 전 | 사전 소결된 고체 형태를 설정합니다. | 최종 열처리 중 치수 정확도를 향상시킵니다. |
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