Меню

Внутренние напряжения при прессовании

Характеристики деформации при прессовании

При прессовании металл, заключенный в приемнике-контейнере, выдавливается через отверстие в матрице и получает форму поперечного сечения, соответствую­щего форме отверстия матрицы.

Прессование иногда называют выдавливанием, экструдированием. Прессование применяют для производст­ва сплошных и полых профилей, в частности труб по­стоянного и переменного по длине сечения. Прессован­ные полуфабрикаты близки к профилям, получаемым прокаткой.

Прессование применяют также для изготовления поковок, имеющих форму стержня постоянного или пе­ременного сечения с утолщением на конце (например, клапан двигателя внутреннего сгорания). Прессованием получают стержневые элементы таких поковок.

Различают два основных вида прессования: с прямым и обратным истечением металла.

При прессовании с прямым истечением (рисунок 29) металл выдавливается из контейнера так, что пресс-шайба пуансоном перемещается относительно сте­нок контейнера при отсутствии перемещения матрицы относительно стенок. При этом перемещаться в пространстве может как контейнер, так и пуансон. При прес­совании с прямым истечением заготовка перемещается относительно стенок контейнера и на контактной по­верхности появляются силы трения, затрудняющие ее перемещение.

1 – металл; 2 – контейнер; 3 – пресс-шайба; 4 — пуансон

Рисунок 29 – Схема прессования с прямым истечением металла

Разновидностью прессования с прямым истечением является прессование с боковым истечением (рисунок 30).

Процесс гидропрессования является также разновид­ностью прессования с прямым истечением и заключается в том, что металл из контейнера выдавливается через отверстие матрицы не действием пуансона, как в обычном процессе, а действием жидкости, подавае­мой в контейнер под высоким давлением (рисунок 31).

Металл в этом процессе изолируется от инструмента жидкостью, движущейся в направлении истечения с большей скоростью, чем металл. Вследствие этого тре­ние металла об инструмент заменяется трением о жид­кость. При этом силы трения направлены в сторону ис­течения и тем самым снижают потребное усилие. При большой вязкости жидкости дополнительные напряже­ния растяжения, вызываемые силами трения, могут пре­высить основные сжимающие напряжения, что приво­дит к разрушению

прутка. Область применения гидропрессования ограничивается температурными усло-

Рисунок 30 – Схема прессования с боковым истечением Рисунок 31 – Схема гидропрессования

При прессовании с обратным истечением (рисунок 32) матрица перемещается пуансоном относительно сте­нок контейнера. При этом перемещаться в пространстве может как контейнер, так и пуансон.

При прессовании с обратным истечением заготовка относительно стенок контейнера не перемещается, за исключением небольшого объема вблизи матрицы. По­этому влияние трения на усилие прессования и течение металла в этом процессе значительно меньше, чем при прессовании с прямым истечением.

Иногда применяют совмещенное прессование, при котором прямое и обратное истечение металла проис­ходят одновременно или последовательно. На рисунке 33 представлена схема процесса совмещенного прессования сплошного профиля.

Прессованием можно получать сплошные и полые профили с плавным или ступенчатым поперечным се­чением по длине. Для этого применяют сменные матри­цы или разъемные матрицы с перемещающимися час­тями, конические и перемещающиеся иглы.

Рисунок 32 – Схема прессования с обратным истечением Рисунок 33 – Схема совмещенного прессования

Прессование обладает много преимуществами по сравнению с другими процессами обработки метал­лов давлением – прокаткой, волочением, ковкой:

1. Механическая схема дефор­мации (всестороннее сжатие с одной деформацией растяжения), характеризующая процесс прес­сования, является схемой, обе­спечивающей наибольшую пластичность деформируемого металла, поэтому прессованием можно деформировать малопластичные по природе металлы и сплавы, которые другими методами деформировать невозможно.

2. Прессованием можно получать сплошные и полые профили очень сложной формы поперечного сечения (рисунок 34) – трубы с наружными и внутренними продольными и поперечными ребрами, полые профили с несколькими каналами сложной формы и т.п.

Размеры и форму поперечного сечения можно плавно или ступенчато изменять по

Рисунок 34 – Прессованные профили

3. При прессовании легко осуществляется переход с одного профиля на другой простой заменой матрицы. Поэтому прессование целесообразно применять при мелкосерийном производстве даже таких профилей, которые можно изготовлять прокаткой.

4. При прессовании обеспечивается высокая точность размеров сечения по сравнению с горячей прокаткой, так как упругие деформации инструмента ничтожны.

Вместе с тем прессование имеет следующие недостатки, которые ограничивают область его применения:

1. Механическая схема деформации, обеспечивающая высокую пластичность, требует повышенного усилия для деформации. Это создает тяжелые условия службы матрицы. При прессовании нагретого металла усилие снижается, но ус­ловия службы инструмента ухудшаются. В связи с этим инстру­мент изготовляют из сложнолегированных сплавов, производят частую его смену.

2. Прессованные изделия характеризуются значительной неравномерностью свойств по сечению и длине в результате неравномерности деформации (более резко выраженной, чем при прокатке). Степень неравномерности деформации, а следовательно, и свойств изделий зависит от следующих основных факторов:

1) температуры прессуемого металла и инструмента;

2) трения на поверхностях контакта металла с инструментом;

3) степени деформации;

4) скорости прессова­ния и истечения;

5) прочностных свойств прессуемого металла.

Для снижения усилия прессования металлов с повышенной прочностью прессование осуществляют при высоких температурах. Вследствие этого неизбежно значитель­ное охлаждение периферийных слоев металла, соприкасающихся с инструментом, особенно в обжимающей части пластической зоны вблизи матрицы. Внутренние слои (более горячие) имеют пониженное сопротивление деформации и стремятся переме­ститься быстрее наружных, что приводит к неравномерности де­формации по сечению. Выравнивание скоростей течения по се­чению прутка вследствие его целостности приводит к появлению дополнительных напряжений растяжения в наружных слоях и сжатия в центральных.

При прессовании температура неодинакова и по длине прутка: задний конец обычно имеет пониженную температуру по сравне­нию с передним – из-за большей длительности контакта с инст­рументом. В связи с этим предлагают нагревать заготовку не­равномерно: наружные слои и ее задний конец до более высокой температуры по сравнению с внутренними слоями и передним концом. Это компенсирует неравномерность охлаждения при прессовании. Однако при значительном перепаде температуры по сечению наружные слои горячее внутренних и могут течь быстрее их. В результате во внутренних слоях появятся дополни­тельные напряжения растяжения, что может привести к внутрен­ним разрывам.

Трение, как и во всех процессах обработки металлов давле­нием, увеличивает неравномерность деформации и потребное усилие. Трение сдерживает течение металла периферийных сло­ев. Для снижения трения при прессовании применяют смазку ин­струмента или заготовки. При прессовании нагретого металла смазка должна иметь незначительную теплопроводность, чтобы уменьшить охлаждение поверхности заготовки и нагрев инструмента. Смазка уменьшает трение, а, следовательно, и неравномерность деформации и усилие.

Повышение степени деформации увеличением сечения заго­товки или уменьшением сечения изделия приводит к неравномерности деформации. Однако при высоких степенях деформации разница в свойствах частей прессованного изделия, получивших различную степень деформации, будет уменьшаться в связи с уменьше­нием интенсивности упрочнения с ростом степени деформации. Поэтому прессование осуществляют большими степенями дефор­мации для получения изделий с равномерными свойствами. Если прессованное изделие в дальнейшем не подвергается обработке давлением (прокатка, волочение), то вытяжка должна быть не менее десятикратной; если прессуют заготовку для дальнейшей обработки давлением, то вытяжка должна быть не менее пяти­кратной.

Скорость прессования определяет длительность контакта прессуемого металла с инструментом. При прессовании с нагре­вом заготовки для уменьшения охлаждения металла и разогре­вания инструмента скорость прессования должна быть большой (чем больше скорость, тем равномернее деформация). Однако при повышении скорости прессования увеличивается сопротивле­ние деформации и потребное усилие. При прессовании сплавов, имеющих узкий температурный интервал пластичности, увели­чение скорости прессования приводит к снижению пластичности в связи с повышением температуры из-за выхода тепла дефор­мации.

Читайте также:  Как поменять напряжение ddr

3. При прессовании по сравнению с прокаткой получается больший расход металла из-за необходимости осуществлять прессование не до конца, оставляя пресс-остаток.

Указанные преимущества и недостатки прессования ограни­чивают область его применения производством профилей из ма­лопластичных металлов и сплавов, профилей сложной формы, при мелкосерийном изготовлении профилей.

Основным деформационным параметром, характеризующим процесс прессования, является степень деформации.

Степень деформации при прессовании оценивают коэффици­ентом вытяжки, равным отношению площади сечения заготовки к площади сечения готового изделия, т. е.

где – коэффициент вытяжки при прессовании;

и – соответственно площадь поперечного сечения заготовки до прессования и после прессования, мм 2 .

Степень деформации может оцениваться истинной деформацией, являющейся

натуральным логариф­мом коэффициента вытяжки

где – истинная деформация при прессовании.

Оба показателя степени деформации являются условными. В действительности степень деформации различна по сечению и по длине прутка.

Основным энергосиловым параметром при прессовании является усилие прессования. Усилие прессования складывается из следующих основных составляющих:

а) усилия, затрачиваемого на формоизменение металла в обжимающей части;

б) усилия, затрачиваемого на перемещение частиц металла в пластической зоне, т.е. в объеме слитка вне обжимающей части;

в) усилия на преодоление трения по контактным поверхностям контейнера

Полное усилие прессования – сумма этих составляющих.

Силовые условия прессования определяются свойствами деформируемого металла, температурным режимом, размерами заготовки, скоростью и степенью деформации, величиной контактного трения, геометрией инструмента. К сожалению, в настоящее время еще не разработана методика, позволяющая связать все эти факторы в математическое выражение для определения усилий прессования.

Хорошие результаты при определении усилия выдавливания металла с прямым истечением дает формула Е.П. Унксова, которая имеет следующий вид:

где – усилие прессования, МН;

– сопротивление металла пластической деформации при прессовании, МПа;

– длина заготовки в момент начала выхода металла из формующей цилиндрической части матрицы, мм;

– соответственно диаметр заготовки и диаметр изделия (диаметр цилиндрической части очка матрицы), мм;

– угол при вершине конуса матрицы, рад;

– длина цилиндрической части очка матрицы, мм.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник



Сущность прессования. Основные способы прессования. Характеристики деформации при прессовании

Глава 3 Прессовое производство

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются заводы с полным металлургическим циклом от пере-дельных?

2. Что такое профильный и марочный сортамент прокатной продукции?

3. Перечислите основные способы прокатки.

4. Что такое опережение и отставание при продольной прокатке?

5. Каковы основные деформационные и энергосиловые параметры процес-са продольной прокатки.

6. По каким признакам классифицируют прокатные станы?

7. Какое расположение клетей в прокатных станах является наиболее со-вершенным?

8. Какой вид проката производится с применением универсальных клетей?

9. Какие технологические схемы производства проката используются на металлургических комбинатах?

10. В чем заключается подготовка исходного металла к прокатке?

11. Какова основная цель нагрева металла перед прокаткой?

12. Какими нежелательными явлениями сопровождается нагрев металла?

13. Перечислите основные способы охлаждения проката.

14. Какое оборудование применяется для порезки проката на мерные длины?

15. Назовите отделочные операции, применяемые в прокатных цехах.

16. Какое оборудование применяют для правки проката?

При прессовании металл, заключенный в приемнике-контейнере, выдав-ливается через отверстие в матрице и получает форму поперечного сечения, соответствую­щего форме отверстия матрицы.

Прессование иногда называют выдавливанием, экструдированием. Прес-сование применяют для производст­ва сплошных и полых профилей, в част-ности труб по­стоянного и переменного по длине сечения. Прессован­ные по-луфабрикаты близки к профилям, получаемым прокаткой.

Прессование применяют также для изготовления поковок, имеющих форму стержня постоянного или пе­ременного сечения с утолщением на конце (например, клапан двигателя внутреннего сгорания). Прессованием получают стержневые элементы таких поковок.

Различают два основных вида прессования: с прямым и обратным исте-чением металла.

При прессовании с прямым истечением (рисунок 29) металл выдавли-вается из контейнера так, что пресс-шайба пуансоном перемещается относи-тельно сте­нок контейнера при отсутствии перемещения матрицы относитель-но стенок. При этом перемещаться в пространстве может как контейнер, так и пуансон. При прес­совании с прямым истечением заготовка перемещается от-носительно стенок контейнера и на контактной по­верхности появляются силы трения, затрудняющие ее перемещение.

1 – металл; 2 – контейнер; 3 – пресс-шайба; 4 — пуансон

Рисунок 29 – Схема прессования с прямым истечением металла

Разновидностью прессования с прямым истечением является прессование с боковым истечением (рисунок 30).

Рисунок 30 – Схема прессования с боковым истечением

Процесс гидропрессования является также разновид­ностью прессова-ния с прямым истечением и заключается в том, что металл из контейнера выдавливается через отверстие матрицы не действием пуансона, как в обычном процессе, а действием жидкости, подавае­мой в контейнер под высоким давлением (рисунок 31). Металл в этом процессе изолируется от инструмента жидкостью, движущейся в направлении истечения с большей скоростью, чем металл. Вследствие этого тре­ние металла об инструмент за-меняется трением о жид­кость. При этом силы трения направлены в сторону ис­течения и тем самым снижают потребное усилие. При большой вязкости жидкости дополнительные напряже­ния растяжения, вызываемые силами тре-ния, могут пре­высить основные сжимающие напряжения, что приво­дит к разрушению прутка. Область применения гидро­прессования ограничивается температурными условиями.

Рисунок 31 – Схема гидропрессования

При прессовании с обратным истечением (рисунок 32) матрица пере-мещается пуансоном относительно сте­нок контейнера. При этом переме-щаться в пространстве может как контейнер, так и пуансон.

При прессовании с обратным истечением заготовка относительно стенок контейнера не перемещается, за исключением небольшого объема вблизи мат-рицы. По­этому влияние трения иа усилие прессования и течение металла в этом процессе значительно меньше, чем при прессовании с прямым исте-чением.

Рисунок 32 – Схема прессования с обратным истечением

Иногда применяют совмещенное прессование, при котором прямое и обратное истечение металла проис­ходят одновременно или последовательно. На рисунке 33 представлена схема процесса совмещенного прессования сплошного профиля.

Прессованием можно получать сплошные и полые профили с плавным или ступенчатым поперечным се­чением по длине. Для этого применяют сменные матри­цы или разъемные матрицы с перемещающимися час­тями, конические и перемещающиеся иглы.

Читайте также:  Что такое коэффициент усиление каскада по его напряжению

Рисунок 33 – Схема совмещенного прессования

Прессование обладает много преимуществами по сравнению с другими процессами обработки метал­лов давлением – прокаткой, волочением, ков-кой:

1. Механическая схема дефор­мации (всестороннее сжатие с одной деформацией растяжения), характеризующая процесс прес­сования, является схемой, обе­спечивающей наибольшую пластичность деформируемого метал-ла, поэтому прессованием можно деформировать малопластичные по природе металлы и сплавы, которые другими методами деформировать невозможно.

2. Прессованием можно получать сплошные и полые профили очень сложной формы поперечного сечения (рисунок 34) – трубы с наружными и внутренними продольными и поперечными ребрами, полые профили с нес-колькими каналами сложной формы и т.п. Размеры и форму поперечного се-чения можно плавно или ступенчато изменять по длине профиля.

Рисунок 34 – Прессованные профили

3. При прессовании легко осуществляется переход с одного профиля на другой простой заменой матрицы. Поэтому прессование целесообразно приме-нять при мелкосерийном производстве даже таких профилей, которые можно изготовлять прокаткой.

4. При прессовании обеспечивается высокая точность размеров сечения по сравнению с горячей прокаткой, так как упругие деформации инструмента нич-тожны.

Вместе с тем прессование имеет следующие недостатки, которые огра-

ничивают область его применения:

1. Механическая схема деформации, обеспечивающая высокую плас-

тичность, требует повышенного усилия для деформации. Это создает тяжелые условия службы матрицы. При прессовании нагретого металла усилие сни-жается, но ус­ловия службы инструмента ухудшаются. В связи с этим инстру­мент изготовляют из сложнолегированных сплавов, производят частую его смену.

2. Прессованные изделия характеризуются значительной неравномер-ностью свойств по сечению и длине в результате неравномерности дефор-мации (более резко выраженной, чем при прокатке). Степень неравномер-ности деформации, а следовательно, и свойств изделий зависит от следую-щих основных факторов:

1) температуры прессуемого металла и инструмента;

2) трения на поверхностях контакта металла с инструментом;

3) степени деформации;

4) скорости прессова­ния и истечения;

5) прочностных свойств прессуемого металла.

Для снижения усилия прессования металлов с повышенной прочностью прессование осуществляют при высоких температурах. Вследствие этого неизбежно значитель­ное охлаждение периферийных слоев металла, соприка-сающихся с инструментом, особенно в обжимающей части пластической зо-ны вблизи матрицы. Внутренние слои (более горячие) имеют пониженное соп-ротивление деформации и стремятся переме­ститься быстрее наружных, что приводит к неравномерности де­формации по сечению. Выравнивание скорос-тей течения по се­чению прутка вследствие его целостности приводит к появ-лению дополнительных напряжений растяжения в наружных слоях и сжатия в центральных.

При прессовании температура неодинакова и по длине прутка: задний ко-нец обычно имеет пониженную температуру по сравне­нию с передним – из-за большей длительности контакта с инст­рументом. В связи с этим предлагают нагревать заготовку не­равномерно: наружные слои и ее задний конец до более высокой температуры по сравнению с внутренними слоями и передним кон-цом. Это компенсирует неравномерность охлаждения при прессовании. Одна-ко при значительном перепаде температуры по сечению наружные слои го-рячее внутренних и могут течь быстрее их. В результате во внутренних слоях появятся дополни­тельные напряжения растяжения, что может привести к внутрен­ним разрывам.

Трение, как и во всех процессах обработки металлов давле­нием, увели-чивает неравномерность деформации и потребное усилие. Трение сдержи-вает течение металла периферийных сло­ев. Для снижения трения при прес-совании применяют смазку ин­струмента или заготовки. При прессовании наг-ретого металла смазка должна иметь незначительную теплопроводность, что-бы уменьшить охлаждение поверхности заготовки и нагрев инструмента. Смазка уменьшает трение, а, следовательно, и неравномерность деформации и усилие.

Повышение степени деформации увеличением сечения заго­товки или уменьшением сечения изделия приводит к неравномерности деформации. Од-нако при высоких степенях деформации разница в свойствах частей прессо-ванного изделия, получивших различную степень деформации, будет умень-шаться в связи с уменьше­нием интенсивности упрочнения с ростом степени деформации. Поэтому прессование осуществляют большими степенями дефор­мации для получения изделий с равномерными свойствами. Если прессованное изделие в дальнейшем не подвергается обработке давлением (прокатка, воло-чение), то вытяжка должна быть не менее десятикратной; если прессуют за-готовку для дальнейшей обработки давлением, то вытяжка должна быть не менее пяти­кратной.

Скорость прессования определяет длительность контакта прессуемого металла с инструментом. При прессовании с нагре­вом заготовки для умень-шения охлаждения металла и разогре­вания инструмента скорость прессо-вания должна быть большой (чем больше скорость, тем равномернее дефор-мация). Однако при повышении скорости прессования увеличивается сопро-тивле­ние деформации и потребное усилие. При прессовании сплавов, имею-щих узкий температурный интервал пластичности, увели­чение скорости прессования приводит к снижению пластичности в связи с повышением тем-пературы из-за выхода тепла дефор­мации.

3. При прессовании по сравнению с прокаткой получается больший рас-ход металла из-за необходимости осуществлять прессование не до конца, ос-тавляя пресс-остаток.

Указанные преимущества и недостатки прессования ограни­чивают об-ласть его применения производством профилей из ма­лопластичных металлов и сплавов, профилей сложной формы, при мелкосерийном изготовлении про-филей.

Основным деформационным параметром, характеризующим процесс прес-сования, является степень деформации.

Степень деформации при прессовании оценивают коэффици­ентом вытяж-ки, равным отношению площади сечения заготовки к площади сечения гото-вого изделия, т. е.

где – коэффициент вытяжки при прессовании; и – соответ-ственно площадь поперечного сечения заготовки до прессования и после прес-сования, мм 2 .

Степень деформации может оцениваться истинной деформацией, яв-ляющейся натуральным логариф­мом коэффициента вытяжки

где – истинная деформация при прессовании.

Оба показателя степени деформации являются условными. В действи-тельности степень деформации различна по сечению и по длине прутка.

Основным энергосиловым параметром при прессовании является усилие прессования. Усилие прессования складывается из следующих основных сос-тавляющих:

а) усилия, затрачиваемого на формоизменение металла в обжимающей час-

б) усилия, затрачиваемого на перемещение частиц металла в пластической зоне, т.е. в объеме слитка вне обжимающей части;

в) усилия на преодоление трения по контактным поверхностям контейнера

Полное усилие прессования – сумма этих составляющих.

Силовые условия прессования определяются свойствами деформируемого металла, температурным режимом, размерами заготовки, скоростью и степенью деформации, величиной контактного трения, геометрией инструмента. К со-жалению, в настоящее время еще не разработана методика, позволяющая свя-зать все эти факторы в математическое выражение для определения усилий прессования.

Хорошие результаты при определении усилия выдавливания металла с прямым истечением дает формула Е.П. Унксова, которая имеет следующий вид:

где – усилие прессования, МН; – сопротивление металла пласти-ческой деформации при прессовании, МПа; – длина заготовки в момент нача-ла выхода металла из формующей цилиндрической части матрицы, мм; – соответственно диаметр заготовки и диаметр изделия (диаметр цилиндрической части очка матрицы), мм; – угол при вершине конуса матрицы, рад; – длина цилиндрической части очка матрицы, мм.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Влияние различных факторов на процесс прессования порошковых брикетов

В этом разделе мы обобщим частично изложенные ранее сведения о влиянии разнообразных факторов на прессуемость металлических порошков.

Характеристики порошков. Представление о степени влияния размера частиц порошка на уплотнение при прессовании можно получить из данных работы.

Читайте также:  Как построить векторную диаграмму напряжений при последовательном соединении

Плотность брикетов уп, спрессованных при одинаковом давлении из различных фракций электролитического железного порошка (смесь фракций, отдельно взятые фракции —100 +150 меш, —270 +325 меш и 20—10 мк), составила соответственно 6,29; 6,38; 6,35 и 5,95 г/см3. Насыпной вес этих фракций ун равнялся 2,43; 2,16; 2,19 и 2,05 г/см3.

Отношение уп/ун, или степень уплотнения для разных фракций, оказалось равным соответственно 2,59; 2,95; 2,90 и 2,90. Эти данные показывают, что способность к уплотнению монодисперсных порошков выше, чем полидисперсных, и что эта способность выше для средних по величине частиц.

Аналогичные результаты были получены и на других типах железных порошков. Отмеченные закономерности объясняются, видимо, условиями распределения напряжений при прессовании частиц различной величины.

Вопрос о влиянии дисперсности частиц на коэффициент бокового давления и на распределение плотности пока не изучен, результаты таких работ могли бы пролить свет на влияние величины частиц на прессуемость. Худшая уплотняемость тонких порошков обусловлена, по-видимому, тем, что они отличаются высоким коэффициентом внутреннего трения, а это увеличивает неравномерность давления по высоте брикета в соответствии с формулой (III.2).

Для сферических порошков влияние дисперсности на изменение плотности в области средних и высоких давлений почти не проявляется. На прессуемость оказывает влияние форма частиц и содержание окислов. Восстановленные железные порошки, отличающиеся разветвленной формой частиц и наличием окислов, уплотняются при прессовании хуже, чем отожженные вихревой и электролитический порошки. Разветвленная форма частиц способствует, однако, получению прочных брикетов при малых давлениях прессования. Это связано с благоприятными условиями зацепления при прессовании таких порошковых частиц.

Влияние формы частиц на прессуемость определяется условиями внутреннего трения и распределением давления, но детально этот вопрос пока не изучен.

Восстановленный железный порошок, подвергнутый обкатке в шаровой мельнице без шаров, при прессовании дает более плотные брикеты, чем необкатанный (табл. 31).

Влияние различных факторов на процесс прессования порошковых брикетов

В процессе обкатки порошков происходит сглаживание их поверхности, насыпной вес увеличивается с 1,9 до 2,2—2,3 г/см3. При обкатке без шаров ситовой состав порошка почти не изменяется, улучшение уплотняемости связано с созданием более благоприятной сглаженной формы частиц, что обусловливает их лучшее скольжение друг относительно друга при прессовании. Увеличение времени обкатки до 96—136 час. приводит к наклепу частиц и ухудшает прессуемость, которая может быть снова улучшена отжигом. Обкатка порошка в мельнице с шарами более интенсивно влияет на прессуемость за счет сглаживания формы частиц и значительного уменьшения их размеров, но эта операция всегда требует дополнительного отжига для снятия наклепа.

Условия отжига порошков сказываются на их поведении при прессовании. Для электролитического и вихревого железных порошков оптимальной температурой отжига является 750—800°. Уплотнение при прессовании зависит также от атмосферы предварительного отжига (табл. 32).

Отжиг в вакууме, кроме снятия наклепа и сглаживания поверхности частиц, содействовал удалению растворенных газов и умягчению порошковых частиц, что привело к значительному улучшению уплотняемости.

Отжиг порошка хрома в галогеносодержащей атмосфере (хлористый водород и особенно бромистый водород) делает возможным получение пластичного хромового порошка, легко поддающегося прессованию (рис. 85). Такая предварительная обработка способствует рафинированию хрома по кислороду, кремнию, сере и алюминию и увеличивает пластичность.

Влияние смазок. В практике прессования часто для улучшения прессуемости в шихту вводят смазки. Это преследует такие основные цели: 1) уменьшение внешнего и внутреннего трения и снижение удельных давлений прессования; 2) уменьшение давления выталкивания; 3) предотвращение схватывания в паре прессуемый брикет-матрица и износа последней; 4) предотвращение просыпания порошка. При введении поверхностно-активных смазок, помимо перечисленных эффектов, связанных в значительной степени со снижением трения, достигается облегчение деформации порошковых частиц за счет адсорбционного понижения прочности. Последнее заключается в проникновении молекул поверхностно-активных веществ в устье микрощелей на поверхности частиц, что облегчает развитие деформации и приводит к снижению удельных давлений прессования. Выше отмечалось, что введение поверхностноактивных смазок значительно уменьшает также упругое последействие.

Физико-химическое обоснование действия поверхностно-активных смазок было дано В.И. Лихтманом и П.А. Ребиндером. В качестве смазок при прессовании применяются масла, сульфиды, окислы, графит, глицерин, вазелин, парафин, воск и поверхностно-активные вещества (олеиновая и стеариновая кислоты, стеарат цинка). Смазки обычно вводятся в виде растворов (3—5%) в органических средах (бензин, бензол, четыреххлористый углерод), которые при сушке шихты после смешивания испаряются.

Стеарат цинка и стеариновая кислота могут вводиться в шихту в виде порошков. Опыт показывает, что в случае присадок стеариновой кислоты в виде грубозернистого порошка расход ее в три раза больше, чем в случае стеарата цинка, поэтому последний предпочтительнее. Известны также и комбинированные виды смазок, например смазка «Mastermix HVA», содержащая 90% порошка восстановленного железа, 6,7% жидкой стеариновой кислоты и 3,3% графита. Это так называемая сухая смазка, компоненты которой предварительно перемешиваются, а потом добавляются в шихту.

Выяснению оптимального содержания и способа введения смазок (смазка стенок пресс-формы или введение смазки в порошок) было посвящено много работ. В большинстве случаев благоприятные результаты дает введение смазки в порошок в количестве, которое зависит от величины частиц порошка, давления прессования и величины поверхностей трения. В.И. Лихтман и П.А. Ребиндер рекомендуют вводить 3—5 мг поверхностно-активной смазки на 1 г порошка зернистостью 20—50 мк, для крупных фракций (0,1—0,2 мм) — 1 мг на 1 г порошка. Такого количества смазки достаточно для образования на поверхности каждой частицы мономолекулярной пленки. По данным, оптимальное содержание стеарата цинка при прессовании железных порошков составляет 0,5—1,5%, что примерно совпадает с оценкой, если учесть развитую поверхность порошковых частиц. Изменение пористости при прессовании порошков железа, меди и олова при использовании различных смазок приведено в табл. 33—35.

Сравнение уплотнения при прессовании в случае смазки стенок пресс-формы и введения смазки в порошок дано в табл. 36.

Данные таблицы показывают, что при введении смазки в порошок прессуемость улучшается, поскольку в таком случае влияние смазки сказывается не только на трении, но и на сопротивлении деформации.

Однако при больших давлениях разница становится менее ощутимой. Хульсен отмечает, что при давлении 8,5 т/см2 плотность образцов (уп = 7,32 г/см3) из железного порошка оказалась выше для случая смазки стенок пресс-формы.

Это обстоятельство следует объяснить тем, что введение стеарата цинка в порошок значительно уменьшает пикнометрическую плотность последнего. Плотность стеарата цинка равна примерно 1 г/см3, и введение его в количестве 0,5 и 1 % в порошок железа снижает соответственно ук с 7,8 г/см3 до 7,55 и 7,30 г/см3.

С учетом этого факта пористость образцов, спрессованных из порошка со смазкой при больших давлениях, ниже, чем пористость образцов, полученных при смазке стенок пресс-формы. Однако реального выигрыша в связи с дальнейшим улетучиванием смазки при спекании (и соответственно с увеличением ук) в снижении пористости брикетов, спрессованных со смазкой при больших давлениях, не получается. Поэтому при прессовании плотных изделий (

Источник