144567 (598813), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рис.6.8. Залежність міцності (а) і густини (б) пресування від тиску пресування і вогкості суміші

По кривих пресування видно, що до утворення суцільної однорідної структури пресування з максимальним ущільненням маси (суміші) спочатку відбувається різке підвищення густини залежно від тиску, а потім незначне підвищення густини при різкому збільшенні тиску пресування.

Характер кривих пресування (мал.6.9) може бути різним і залежить від прессованості формувальних сумішей (мас). Під прессованістю (ущільнюваністю) розуміється здібність сипкого матеріалу до формування і ущільнення. На практиці залежно від прессованості сипкі формувальні матеріали умовно розділяються на важко-, середньо- і легкоущільнюючі матеріали.

Мал.6.9. Криві (діаграми) пресування: а - важкоущільнюючих матеріалів; б - середньоущільнюючих матеріалів; в - легкоущільнюючих матеріалів.

До важкоущільнюючих матеріалів відносяться такі, які після тривалого попереднього ущільнення (без великої витрати енергії) перед максимальним ущільненням випробовують різке зростання навантаження (зусилля пресування). Спостерігається незначне підвищення густини при різкому збільшенні тиску пресування. Діаграма пресування легкоущільнюючих матеріалів має малу зону попереднього ущільнення. Навантаження поволі зростає протягом всього часу пресування. Більшість матеріалів (середньоущільнюючих) володіє великою пружною післядією.

В зоні А (мал.6.9, б), відповідної початку пресування, відбувається більш швидка зміна об'єму матеріалу за рахунок вільного переміщення і зсуву його частинок. При цьому з матеріалу віддаляється велика частина повітря і на ущільнення затрачується небагато енергії. Енергія витрачається, в основному, на подолання сил внутрішнього тертя частинок і зовнішнього тертя частинок об стінки прес-форми. Ущільнення матеріалу по висоті прес-форми відбувається нерівномірно. Найбільшому ущільненню піддається шар матеріалу, прилеглий до пресованого інструменту. Протяжність зони А залежить від багатьох чинників: фізико-механічних і технологічних властивостей матеріалу, ефективності засипки прес-форми, порожнистості виробу, тривалості додатку навантаження і ін.

В зоні Б ущільнення можливе лише при деформації частинок матеріалу, що вимагає великої витрати енергії. Частина енергії витрачається на подолання сил внутрішнього і зовнішнього тертя частинок, а інша - на пружно-пластичну деформацію матеріалу. В кінці процесу пресування при найбільшому тиску відбувається перехід пружної деформації в пластичну, унаслідок чого структура пресування зміцнюється і зберігається її форма. На вживаних в промисловості будівельних матеріалів пресах важко (майже не можна) здійснити так зване квазістатичне пресування (зони А і Б), оскільки потрібен відносно повільний додаток навантаження. В більшості випадків швидкість пресуючого органу дуже велика, тому в результаті невідповідності швидкості деформації і релаксації напруг в матеріалі на діаграмі пресування спостерігається ділянка (зона В), відповідна розширенню пресування після зняття навантаження. При підвищенні часу витримки пресування під тиском пружні деформації можуть переходити в залишкові.

В теорії пресування порошкоподібних матеріалів можна відзначити два основні підходи до вивчення процесу: перший характеризується введенням ряду допущень, які дозволяють вирішувати задачі експериментальним шляхом для певного виду формувального матеріалу (прес-порошку); другий грунтується на фізичному єстві процесу пресування з його математичним описом і є складним для інженерного вирішення [6, 44, 53, 70, 102]. Перший підхід з урахуванням використовування математичних методів планування експерименту і математичної статистики одержав найбільше вживання при вивченні процесу пресування порошкоподібних будівельних формувальних сумішей (мас, прес-порошків).

Для опису процесу пресування розроблено достатньо багато рівнянь. З численних рівнянь велике розповсюдження одержало рівняння М.Ю. Бальшина [6, 53]:

(6.20)

де т - константа, що характеризує матеріал і умови пресування, визначається досвідченим шляхом; ρ - густина матеріалу; р - тиск пресування; р_отах - тиск, відповідний максимальному ущільненню матеріалу, тобто отриманню пресування достатньої густини і міцності.

Рівняння, що зв'язує густину пресування і питомий тиск пресування, має вигляд

(6.21)

де ρ_о - густина засипки (суміші в прес-формі); р - питомий тиск пресування; а, b - досвідчені коефіцієнти. Рівняння, що характеризує зміну тиску по висоті (товщині) пресування, запропоноване Л.П. Баландиным [102]

(6.22)

де Р_H і Р_о - тиск власне на відстані Н і у від пресуючого інструменту (пуансона, штампу, штемпеля і т.п.); е - підстава натуральних логарифмів; до - емпіричний коефіцієнт, визначуваний досвідченим шляхом; R - гідравлічний радіус перетину пресування; Н - висота засипки (наповнення) прес-форми.

Двосторонній додаток зовнішнього навантаження (мал.6.7, б) зменшує ступінь нерівномірності пресування по висоті, оскільки величина H зменшується значно (майже удвічі).

Залежність пористості П пресування від тиску пресування описується рівнянням А.С. Бережного

(6.23)

де П - істинна пористість; р - питомий тиск пресування; а і b - досвідчені коефіцієнти.

Коефіцієнт ущільнення, що характеризує зміну об'єму матеріалу при пресуванні [44, 70, 75, 102]

(6.24)

де V_c, V_пр - відповідно об'єми формувальної суміші і пресування;

Н, h - відповідно висота засипки прес-форм і пресування;

ρ_пр і ρ_з - відповідно густина пресування і засипки прес-форм.

Для практики пресування будівельних формувальних сумішей можна рекомендувати наступні значення коефіцієнта К_упл: 1,4-2,0 (для силікатної суміші); 1,30-1,70 (для керамічної суміші).

Коефіцієнт пружного розширення, що характеризує зміну об'єму пресування після зняття тиску, тобто випресовування з прес-форми

(6.25)

де V'_np, V_np - відповідно, об'єми пресування після і до випресовування; h', h - відповідно, висота (товщина) пресування після і до випресовування; ρ'_пр ρ_пр - густина пресування, відповідно, в ущільненому стані (в прес-формі) і після випресовування з прес-форми. По значеннях К_упл і К_упр судять про прессованості порошкоподібних формувальних мас (сумішей). Зусилля пресування

(6.26)

де р - питомий тиск пресування; S - загальна площа пресування; S_П - площа перетину прес-форми; Z - кількість прес-форм на позиції пресування; К₃ - коефіцієнт запасу, К₃ = 1, 20-1,25. Робота пресування

(6.27)

Важливим параметром, що характеризує процес пресування в умовах усестороннього стиснення, є коефіцієнт бічного тиску, рівний відношенню бічного тиску до тиску пресування

(6.28)

Величина ξ для різних формувальних матеріалів коливається в межах від 0 до 1. Для ньютонівських рідин він рівний одиниці, а для абсолютно твердого тіла - нулю. Для порошкоподібних формувальних будівельних сумішей коефіцієнт бічного тиску змінюється від 0,03 до 0,25 від тиску пресування.

Іноді при вивченні процесу пресування для обліку фізико-механічних властивостей формованих мас (сумішей) використовують уявний об'ємний модуль E_v [53]

(6.29)

Де p - тиск пресування; ΔV - приріст об'єму; V_c - об’ем формувальної суміші (початковий об'єм).

По E_v можна знайти коефіцієнт стисливості, який рівний його зворотній величині.

В теорії і практиці пресування різних формувальних сумішей крім одноступінчатого пресування має місце і багатоступінчате пресування. Передбачається, що на першому ступені пресування висота засипки H зменшується значно при порівняно невеликому питомому тиску пресування. Вторинний додаток зовнішнього навантаження з паузою на пружну післядію після першого ступеня змінює висоту засипки значно менше при невеликому збільшенні питомого тиску і т.д. Отже, багатоступінчате пресування дає можливість одержати рівне осідання маси або густину пресування при дещо меншому питомому тиску за рахунок більш повного видалення повітря при пресуванні. Проте конструкція пресового устаткування при багатоступінчатому пресуванні стає складніше. Тому воно не знайшло широкого вживання в промисловості.

Приведені закономірності процесу пресування можуть бути використані на практиці при визначенні зміни об'єму формованих сировинних будівельних мас залежно від пресованого тиску, розрахунках і конструюванні пресового устаткування.

2.4.3 Параметри пресування

Вивченню залежності густини (міцності) пресування від тиску пресування присвячено багато робіт [6, 17, 44.55, 70, 75, 102].

При дослідженні зусиль пресування силікатної суміші (маси) В.И. Мидовским (ВНІїСтроммаш) використана залежність

або

де р - тиск пресування; а, b - досвідчені коефіцієнти, що характеризують властивості силікатної суміші; h - осідання суміші при пресуванні; е = 2,71.

Мал.6.10. Залежність тиску пресування р від осідання суміші h при різних значеннях коефіцієнта а

На мал.6.10 в напівлогарифмічній системі координат представлена залежність тиску пресування р від осідання h силікатної суміші [5, 6].

Проведені дослідження показали, що коефіцієнт а (кг/см²) для різних мас має певне значення, яке залежить від фізичних властивостей пресованої суміші (маси) і характеризує той тиск пресування, яке необхідне прикласти до пресованої маси для отримання її заданого осідання.

Коефіцієнт b (1/см) встановлює зв'язок між осіданням h і фізико-механічними і технологічними властивостями пресованої маси. Для силікатних мас значення коефіцієнта а коливається від 0,5 до 3,5 кг/см². Всі прямі на мал.6.10 мають однаковий кут нахилу θ, рівний 54°30'. Тому значення коефіцієнта b для силікатних мас може бути прийнято постійним і рівним 1,4 1/см. Подальша задача зводиться до визначення оптимальних значень коефіцієнта а для відповідної пресованої маси і параметрів пресуючого механізму (преса).

При формуванні, наприклад, силікатної суміші середня густина пресування (цеглини-сирцю) є непрямим показником ущільнення (мал.6.11).

Мал.6.11. Залежність коефіцієнта ущільнення К_упл від крупної і вогкості силікатної суміші (W_см).

Дослідження, проведені у ВНІIСтроймат [102], показали, що міцність сирцю при стисненні підвищується значно повільніше, ніж тиск пресування (мал.6.12). При p₂/p₁ = 2,25-5,0 відношення міцності сирцю R₂/R₁ = 1,50-2,0.

В табл.6.1 приведені параметри пресування силікатних формувальних сумішей при виробництві силікатної цеглини і каменя.

З табл.6.1 видно, що при майже однаковому питомому тиску пресування значні відмінності є в тривалості і характері додатку навантаження.

Мал.6.12. Залежність міцності цеглини - сирцю від питомого тиску пресування, вогкості суміші і часу пресування:

Таблиця 6.1.

Основні параметри пресування силікатних формувальних сумішей

Дослідження, проведені у ВНІїстромі, показали, що тривалість пресування силікатної формувальної суміші не перевищує 6 с (мал.6.13).

Характеристики

Список файлов книги