Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Распределение плотности в спрессованных брикетах порошков

01.05.2019


Как было показано ранее, осевое давление уменьшается по экспоненциальному закону по высоте брикета в связи с внешним трением. Возникающие на поверхностях соприкосновения пуансона и брикета силы трения также обусловливают неравномерное распределение нагрузки. Все эти обстоятельства приводят к неравномерному распределению плотности в спрессованных изделиях. Изучению этого вопроса посвящен ряд работ.

Распределение плотности и твердости в железных и медных брекетах изучал Ункель.

После прессования брикеты разрезались на кубики объемом примерно 1 см3, у которых определялась плотность и твердость. Эти характеристики, как показали эксперименты, изменялись аналогично. Как показывают данные Ункеля (рис. 76), наибольшей плотностью обладают периферийные верхние участки брикета. Причем в верхнем слое брикета, соприкасающемся с торцом пуансона, плотность и твердость возрастает от центра к краям брикета. В слоях, прилегающих к боковой поверхности брикета, плотность и твердость уменьшаются по высоте при удалении от торца пуансона. В связи с тем, что в слоях, примыкающих к стенке пресс-формы, понижение осевого давления из-за внешнего трения гораздо существеннее, чем в середине брикета, у основания последнего плотность периферийных участков ниже, чем в центре.
Распределение плотности в спрессованных брикетах порошков

Таким образом, в нижнем слое распределение плотности и твердости противоположное в сравнении с верхним слоем.

Дувез и Цвелл, определив плотность отдельных участков брикета, спрессованного из медных порошков, и, построив градуировочную кривую прессуемости т = f(P), смогли построить линии равных делений для брикетов различных размеров (рис. 77). Эти данные аналогичны результатам Ункеля и показывают, что наиболее плотные участки находятся у краев верхнего пуансона, а наименее плотные — у краев нижнего пуансона.

Изучение распределения плотности методом рентгеновского просвечивания также подтвердило закономерности, установленные Ункелем. В работе отмечается, что увеличение высоты образцов приводит к большему разбросу значений плотности, а увеличение диаметра способствует более однородному распределению последней. Эксперименты обнаружили, что распределение плотности в брикетах улучшается при использовании пресс-формы с высокой чистотой обработки стенок и при применении смазок. Введение смазки в порошок оказывало малое влияние на распределение плотности в брикетах. Выводы из работы могут быть легко поняты в связи с анализом выражения (III.2а). Действительно, увеличение диаметра пресс-формы, снижение высоты прессуемых брикетов и уменьшение коэффициента внешнего трения (введение смазок) — все это способствует уменьшению перепада давления по высоте, т. е. более равномерному распределению плотности. Как отмечает М.Ю. Бальшин, введение смазок в порошок мало влияет на внутреннее трение, поэтому добавки последних не сказываются и на распределении плотности.

Неравномерность распределения плотности в прессуемых брикетах может быть в значительной мере устранена применением двустороннего прессования, когда давление к брикету прикладывается сверху и снизу. На рис. 78 показано, по данным М.Ю. Бальшина, изменение плотности при одно- и двустороннем прессовании порошка меди в зависимости от приведенной высоты брикетов, соответствующей высоте брикета в компактном состоянии. При двустороннем прессовании распределение плотности более равномерно, хотя в середине брикета возникает зона пониженной плотности. Уменьшение плотности по высоте брикета, как следует из рис. 78, отвечает линейной зависимости, но иногда, например в опытах Ункеля (рис. 76), наблюдается и более интенсивное снижение плотности по высоте.

Для достижения большей равномерности распределения плотности в прессуемых брикетах на практике, кроме применения смазок и двустороннего прессования, прибегают к так называемому прессованию с использованием сил трения. Хотя внешнее трение является основной причиной неравномерности распределения плотности, в ряде случаев удается трение порошка о детали пресс-формы использовать для уменьшения этой неоднородности. Прессование с использованием сил трения осуществляется в пресс-формах с плавающими матрицами или с подвижной иглой (центральным стержнем). Принципиально общим для прессования с использованием сил трения является обеспечение перемещения матрицы или иглы относительно поверхности прессуемого брикета, что приводит к перемещению слоев порошка, соприкасающихся со стенкой иглы или полости пресс-формы и выравниванию плотности по высоте.

Интересные опыты по изучению иглой были проведены Г.А. Меерсоном и Н.Ф. Мироновым. При прессований из железного порошка трубок (D = 15 мм, d = 9 мм, H = 90 мм) использовалась пресс-форма с подвижной иглой (рис. 79). Характер распределения плотности по высоте трубок в случае различных вариантов нанесения смазки (смеси стеариновой и олеиновой кислот) показан на рис. 80. При прессовании со смазкой иглы (J) наблюдается интенсивное уменьшение плотности по высоте. В этом случае трение о стенки матрицы приводит к обычному понижению плотности по высоте, а движение смазанной иглы не приводит к перемещению слоев порошка в связи с ослаблением сил трения.

При смазке стенок пресс-формы (2) наблюдается обратная картина: частицы порошка при движении несмазанной иглы перемещаются вниз, что обусловливает возрастание плотности по мере удаления от торца пуансона.

Более равномерное распределение плотности было получено при прессовании без смазки (3) и, наконец, очень незначительное изменение плотности по высоте (0,2 г/см3) наблюдалось при смазке матрицы и иглы (4), чем достигалось свободное перемещение частиц порошка во внешних и внутренних слоях.

При изготовлении изделий сложных форм с переменным сечением для получения высококачественных заготовок нужно обеспечить идентичную плотность по всему объему брикета. В противном случае, в местах сопряжения участков неодинаковой плотности при выпрессовке в результате перераспределения напряжений могут возникать трещины и расслои. Неодинаковая плотность может быть также причиной сильной деформации при спекании. Обычно используют при изготовлении изделий сложных форм несколько пуансонов, которые при прессовании перемещаются на разную высоту, чем достигается постоянство величины обжатия, т. е. отношения высоты засыпки порошка к высоте спрессованного брикета в различных участках. Пример прессования сложного изделия в пресс-форме с плавающей матрицей и составными пуансонами показан на рис. 81.

Отметим, что аналитические методы расчета распределения плотности при прессовании с использованием сил трения пока не развиты.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: