预成形坯的设计与成形

最基本的原则就是在锻造时有利于预成形坯的致密和充满模膛，同时在充满模膛前应尽可能使预成形坯有较大的横向塑性流动。但在充满模具型腔前的塑性变形量不能大于预成形坯塑性允许的极限值。另外还必须考虑预成形坯在充满模具型腔时，各部位的应力状态应尽可能处于三向压应力状态下，避免或减小拉应力状态。

一、预成形坯密度选择

密度是预成形坯的基本参数。根据预成形坯密度及锻件质量，求得预成形坯的体积，然后根据预成形坯的高径比，分别确定预成形坯的高度及径向尺寸。以此作为压制模尺寸设计的依据。

粉末锻件的最终密度主要是由锻造变形决定的，一般与预成形坯密度关系不大。预成形坯密度选择主要考虑预成形坯要有足够强度，保证在生产工序之间的传输过程不损坏，形状完整。为此一般冷压制后的预成形坯密度为理论密度的80%左右。

二、预成形坯形状设计

在实际生产中，预成形坯形状选择是极为重要的，大体上分为两类：

1.近似形状，预成形坯与最终锻件形状相近，类似热复压的情况。

2.简单形状，预成形坯形状较简单，与锻件形状差别较大。一般是锻件形状的一种简化。这种情况预成形坯锻造时，不仅只是高向镦粗变形或压实，而且通过较大的塑性流动充满模具型腔。

对于形状较复杂锻件的预成形坯，可以对其不同部位及性能要求，分别进行设计，以保证致密成形，而不产生裂纹。如果采取近似形状预成形坯，锻造时只是简单的轴向压实，由于没有水平方向的塑性流动，不能满足力学性能要求。为此必须重新考虑预成形坯的形状。

三、预成形坯的压制成形

预成形坯的压制是通过模具对粉末施加压力，使粉末颗粒在室温下聚集成一定形状、尺寸、密度、强度的粉末坯体，这种坯体称压坯或生坯。

粉末基本压制方式有三种：单向压制、双向压制、浮动压制。

粉末压制包括粉末预处理及混粉、称粉、装粉、压制、脱模等过程，与传统的粉末冶金工艺相同。

四、预成形坯的烧结

粉末锻造主要分为预成形坯烧结和不烧结两种热锻，对于预合金粉末预成形坯，可以直接加热到锻造温度进行锻造，可以得到与烧结锻造同样性能的锻件。对于采用混合元素粉末原料和不含碳的部分预合金粉末制成的混碳预成形坯，一般采取烧结锻造。烧结的目的是为了合金化或使成份更均匀，增加预成形坯密度和塑性。

另一方面烧结还可进一步降低锻件的含氧量，使之在几百ppm之内。烧结工艺主要控制的工艺参数为烧结温度、时间和烧结气氛。