Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

В случае хрупких материалов деформация проявляется в разрушении идроблении выступов на поверхности частиц.При прессовании увеличение плотности прессуемого порошка происходитнеравномерно. Кривая процесса уплотнения порошка имеет несколькохарактерных участков (рисунок 61). На первом этапе прессования наибольшееповышение усилия прессования вызывает значительное увеличения плотностипрессуемого порошка.

При дальнейшем повышении усилия прессованиязначительного увеличения плотности заготовки не происходит. Это объясняетсятем, что в начальной стадии прессования плотность засыпанного порошка равнаего насыпной массе, и при приложении даже незначительного усилия прессованияприводит к резкому повышению плотности (рисунок 61, участок 1). По мереувеличения плотности и усилия прессования происходит разрушение мостиков иарок, проникновение частиц в поры, перемещение неблагоприятнорасположенных частиц в более благоприятные места (рисунок 61, участок 2).Большая часть усилия прессования на этом участке затрачивается на преодолениетрения частиц порошка о стенки пресс-формы.По мере увеличения усилия прессования происходит качественное иколичественное изменение границ между частицами.

За счет трения междучастицами при их смещении относительно друг друга контактные поверхностинесколько сглаживаются, окисные пленки снимаются, контакты между частицамив этих местах из неметаллических переходят в металлические. Сближение частиц,а также качественное изменение контактных поверхностей приводит к появлениюсил межатомного взаимодействия, в результате чего сопротивляемость порошкавнешнему воздействию увеличиваются и повышение плотности прессовокзатормаживается.Прессование при очень больших усилиях вызывает хрупкое разрушениечастиц порошков из твердых материалов и пластическую деформацию частиц измягких металлов (рисунок 61, участок 3).

Работа прессования на этом этапе восновном затрачивается на деформацию и разрушение частиц. Нарастаниеуплотнения прессовок с увеличением давления происходит медленно ипостепенно прекращается.При прессовании различных материалов величина давления, необходимогодля достижения определенной плотности прессовок, будет различной. Чемпластичнее материал порошка, тем при более низких давлениях начинаетсяуплотнение порошков за счет деформации частиц.В реальных условиях в процессе прессования происходит наложениеуказанных стадий уплотнения, протекающих практически одновременно.

Так,деформация некоторых частиц начинается уже при малых давлениях и в то жевремя движение отдельных частиц имеет место при значительных нагрузках.Перемещение частиц порошка, происходящее при прессовании, приводит квозникновению давления на стенки пресс-формы называемом боковым. Онозначительно меньше приложенного к порошку давления из-за трения междучастицами и других факторов, затрудняющих смещение частиц. Между боковымдавлением и давлением прессования существует прямая пропорциональнаязависимость.

Показатель, соответствующий их отношению, называетсякоэффициентом бокового давления, величина которого может составлять 25 –40%. Величина его зависит от плотности прессовки, а также физическиххарактеристик порошка (пластичность, дисперсность и форма зерен). Боковоедавление изменяется по высоте прессуемых брикетов из-за сил трения,возникающих между движущимися частицами порошка и стенками пресс-формы.Это явление называется внешним трением. Часть давления прессования тратитсяна его преодоление, происходит уменьшение усилия прессования по высотебрикета. Следовательно, уменьшается и боковое давление.

Потери усилияпрессования на внешнее трение зависит от коэффициента трения в паре материалпорошка – материал пресс-формы, качества обработки стенок пресс-формы,наличия смазки, высоты засыпки порошка и размера поперечного сечения прессформы. С наличием внешнего трения связано неравномерное распределениеплотности в объёме прессовки.

Плотность падает по высоте брикета внаправлении прессования по мере уменьшения усилия из-за потерь напреодоление внешнего трения.Одним из способов уменьшения внешнего трения и повышения плотностибрикета является применение смазки при прессовании. Используемые смазкимогут быть активными и инертными.Активные смазки изменяют физико-механические свойства порошковыхчастиц, понижают прочность поверхностных слоев частиц, что облегчает ихдеформирование и способствует уплотнению. Инертные смазки не оказываюткакого-либо воздействия на материал порошка, но способствуют уменьшению силтрения.В качестве смазок чаще всего используют стеариновую кислоту и её соли,парафин, олеиновую кислоту, глицерин, камфору и другие вещества.После прессования для удаления брикета из прессформ необходимоприложить некоторое усилие, которое называется давлением выталкивания.

Онопропорционально давлению прессования и упругих свойств материала порошка.Возникновение его связано с самопроизвольным увеличением размеров прессовкипри снятии с неё давления в результате действия внутренних напряжений,возникающих в процессе уплотнения порошка. Это явление носит названиеупругого последействия и имеет место и после выпрессовки брикета изпрессформ даже в течение некоторого времени.Величина упругого последействия зависит от дисперсности порошка, формыи состояния поверхности частиц, механических свойств материала, давленияпрессования, смазки, упругих свойств пресс-формы и других факторов.В направлении прессования упругое последействие всегда больше, чем впоперечном направлении, так как усилие прессование всегда больше боковогодавления.Упругое последействие у брикетов из порошков хрупких и твердыхметаллов больше, чем у брикетов из мягких и пластичных порошков.

Этообъясняется тем, что при одном и том же давлении прессования прочностьпрессовки из более твердых материалов меньше и роль упругой деформации дляних возрастает по сравнению с пластической.9.3.2 Основные способы прессованияРазработанные способы прессования порошков позволяют получатьпродукцию, начиная от готовых изделий и кончая заготовками любой формы иразмеров.Основными способами формования изделий из металлических порошковявляются:– прессование в пресс-формах;– изостатическое прессование;– прокатка порошков;– мундштучное прессование;– шликерное формование;– динамическое прессование.Прессование в пресс-формах наиболее распространено в связи с тем, чтооно обеспечивает получение деталей, которые практически не подвергаютсямеханической обработке.Прессование в пресс-формах может быть односторонним и двухсторонним.Одностороннее прессование применяется при изготовлении изделий простойконфигурации, у которых отношение длины или высоты к диаметру или толщинене превышает 3.Размеры прессуемого изделия в направлении, перпендикулярномнаправле6нию прессования, определяются размерами полости пресс-формы иявляются для данной пресс-формы стабильными.

Размер в направлениипрессования (по высоте) может меняться при каждом очередном прессовании.Получение изделия заданной высоты можно обеспечить либо прессованиемс использованием ограничителей высоты (так называемое прессование до упора),когда ход плунжера пресса ограничивается специальными ограничителями, либопутем контроля давления прессования по индикатору или манометру.Прессование до упора обеспечивает высокую производительность и получениеизделий с размерами, которые зависят от колебаний характеристик порошкавследствие влияния последних на упругое последействие. Метод прессования подавлению основывается на наличии точного соответствия между приложеннымдавлением и плотностью спрессованного брикета для каждого сорта порошка.Операция прессования из-за специфических особенностей накладываетограничения на форму и размеры прессуемых изделий. Например, невозможнополучить изделия с боковыми впадинами, которые приходится изготавливатьдополнительной механической обработкой.

Отверстия, перпендикулярныенаправлению прессования, необходимо высверливать после операцийпрессования и спекания.Наиболее распространенными видами брака спрессованных брикетовявляются расслойные трещины (расслой) и осыпание граней. Причинами расслояявляются неправильный режим прессования (высокое давление прессования прииспользовании непластичных порошков с большим упругим последействием),неправильная конструкция пресс-формы и плохо обработанные стенки её,неравномерная засыпка шихты в полость матрицы и другие факторы.При горячем прессовании используются графитовые пресс-формы илипресс-формы из жаропрочных сталей.

В этом случае процесс прессования обычносовмещается со спеканием, так как применяемые температуры горячегопрессования составляют 0,5 – 0,8 от Т пл. основного компонента смеси.Изостатическое прессование. Изостатическим называют прессование вэластичной оболочке под действием всестороннего сжатия. Если сжимающееусилие создается жидкостью, прессование называют гидростатическим, а еслигазом – газостатическим.При гидростатическом прессовании порошок засыпается в резиновуюоболочку, помещают её в рабочую камеру гидростата, в которой создаюттребуемое давление жидкостью (рисунок 62) с помощью насоса высокогодавления.В качестве жидкости может использоваться масло, вода, глицерин.

При этомвиде прессования почти отсутствует трение частиц порошка о стенки оболочки,так как те из них, которые прилегают к оболочке, перемещаются вместе с ней.Равенство и равномерность сжимающих усилий во всех направлениях приводит ктому, что боковое давление равно единице. Плотность различных участковполучаемой прессовки практически одинаково.Порошок, находящийся в оболочке, до приложения к нему давленияподвергают вибрации для обеспечения равномерной плотности засыпки идегазации, так как воздух, имеющийся в порах засыпки, будет препятствоватьуплотнению.Гидростатическим прессованием получают цилиндры, трубы, шары и другиеизделия.К недостаткам гидростатического прессования следует отнести трудностиполучения брикетов размерами близкими к заданным и необходимостьприменения механической обработки при изготовлении изделий точных форм иразмеров, а также низкую производительность процесса.Газостатическое прессование пока не получило широкого распространенияиз-за сложности конструкций прессующих устройств.

Оно может проводится прикомнатной температуре или при повышенных температурах. Прессование привысоких температурах совмещается с процессом спекания и позволяет получатьизделия практически любых материалов с относительной плотностью, близкой ктеоретической.Прокатка порошков. Прокатка металлических порошков представляетсобой формование в прокатном стане.

Сущность метода прокатки заключается вподаче порошка в зазор между двумя вращающимися навстречу один другомувалками (рисунок 63).Силами внешнего трения порошок увлекается в зазор и уплотняется визделие достаточной прочности, обеспечивающей транспортировку его наспекание. Поступление порошка в валки может быть свободным, когда онпоступает в очаг деформации под действием собственной массы, и поддавлением, когда порошок в валки подаётся принудительно, с помощьюспециальных устройств. Например, подача порошка в валки с помощьюшнекового устройства, когда давление подпора порошка в очаге деформациисоздается за счет разности производительности шнека и пропускной способностивалков.Толщина и плотность заготовки зависят от химического игранулометрического состава порошка, формы его частиц, давления порошка навалки, состояния поверхности валков и других факторов.

Характеристики

Список файлов книги