Затем испытания повторяют для каждой фракции.
2.2.1. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических и технологических характеристик порошковых материалов, порядок выполнения работы, график зависимости текучести от фракционного состава и протокол испытаний.
Объем отчета 2-4 стр.
Отчет подписывается студентом.
2.2.2. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 202-203.
Порошки металлические. Метод определения текучести. ГОСТ 20899-75
2.2.3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какие свойства порошков определяет текучесть ?
2. Какие свойства спеченных изделий определяет текучесть ?
2.2.4. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке
Рис. 30. График зависимости теку-
чести от времени грануляции в от-
чёте к лабораторной работе №10
ТЕМА №3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
При прессовании заготовок из порошков формируется основа будущей структуры спечённого материала и от качества прессования во многом зависит работоспособность будущего изделия.
Прессование в закрытой прессформе происходит в четыре стадии: на первой после свободной засыпки порошка в прессформу, когда верхний (прессующий) пуансон входит в контакт к поверхностным слоем порошка, происходит простое перемещение порошка под воздействием пуансона и при этом частицы порошка, перемещаясь, движутся одна относительно другой сравнительно свободно, занимают новые места за счёт вытеснения воздуха из зазоров между частицами.
Во второй стадии, когда воздух из зазоров между частицами почти весь удалён и частицы заняли уже фиксированные положения, происходит дальнейшее перераспределение частиц за счет вытеснения пластификатора (он вытесняется в переферийные слои прессовки) и, частично, за счёт перемещения частиц относительно друг друга.
На третьей стадии происходит уплотнение порошкового тела за счёт смятия выступающих частей частиц, их взаимного стеснённого поворота и начала упругой деформации частиц - на этой стадии возрастает усилие прессования и возникает трение уплотнённого порошкового тела о боковые стороны прессформы.
На четвёртой стадии частицы деформируются и упруго и пластично, форма их искажается, зазоры между частицами почти исчезают, возникают силы упругого последействия и сила трения о стенки прессформы достигает 20-30% от усилия прессования.
На четвёртой стадии прессования обычно процесс останавливают и некоторое время выдерживают порошковое тело под нагрузкой - при этом перераспределяются напряжения, возникшие в прессовке и происходит некоторое уменьшение напряжений в ней. Релаксация напряжений сопровождается громкими щелчками, частота и громкость которых постепенно снижается. После завершения релаксации - это время составляет от нескольких секунд до нескольких минут и зависит от природы и свойств прессуемого порошка, типа пластификатора, температуры прессования, размеров заготовки и ряда других факторов, производят расспрессовку заготовки, то есть её извлечение из прессформы, в которой прессовка "сидит" довольно прочно, поскольку силы бокового давления на стенки прессформы могут иметь значительную величину, составляющую по наблюдениям до 30-ти процентов от усилия прессования.
При извлечении прессовки из прессформы может наблюдаться так называемая "перепрессовка" - явление разрыва заготовки на части под воздействием сил упругого последействия, возникающего в прессовке вследствие упругой деформации частиц порошка.
|
При прессовании стараются достичь максимального уплотнения порошкового тела, чтобы обеспечить минимальные искажения формы изделия при спекании, минимальной пористости и максимальной прочности. Поэтому, зачастую, приходится прессовать на пределе сил прессования, после которого и наступает перепрессовка. Обычно при подборе усилия прессования, особенно если материал основы шихты жёсткий как, например, карбид вольфрама, карбид титана и другие подобные вещества, производят опытное прессование при нескольких усилиях прессования до появления перепрессовочных трещин, затем снижают усилие прессования на 20-30% и дальнейшее прессование всей партии изделий производят при выбранном таким образом усилии.
При прессовании вначале уплотняются верхние слои порошковой массы, а лишь затем усилие передаётся слоям более удалённым от прессующей поверхности пуансона. Трение между частицами порошка постепенно гасит усилие, передаваемое от частицы к частице и величина усилия прессования постепенно снижается. Часть усилия прессования гасится трением порошкового тела о стенки матрицы. Поэтому длинная прессовка уплотняется неравномерно: слои, прилегающие к прессующему пуансону уплотняются до максимальной степени уплотнения, а по мере удаления от прессующего пуансона уплотнение материала снижается. В целом картина уплотнения порошкового тела выглядит так, как это показано на рисунке 23. Заметное уменьшение усилия прессования наблюдается, если отношение так называемого характеристического размера поперечного сечения заготовки к её высоте становится больше 2-х.
Характеристические размеры сечений заготовок простейших форм показаны на рисунке 33.
Рис.33. Распределение напряжений в заготовке при одностороннем прессовании (А) и
изменение плотности по высоте заготовки (Б). В - характеристические размеры заго-
товок для некоторых конфигураций. Следует обратить внимание, что для трубчатых
заготовок характеристический размер В - это наименьшая толщина стенки.
Чтобы избежать большой неравномерности плотности заготовки по высоте при соотношении характеристических размеров от 2-х до 4-х применяют двухстороннее прессование, при котором прессуют заготовку вначале движением верхнего пуансона, а затем - движением нижнего пуансона (или наоборот). При этом усилие прессования нижним пуансоном подбирают таким, чтобы плотность прессовки в нижней части равнялась плотности прессовки в верхней её части. Обычно усилие второго прессования составляет 80-90% от усилия прессования верхним пуансоном.
Схема двухстороннего прессования и картина распределения напряжений и плотности в заготовке при двухстороннем прессовании показана на рисунке 34.
Если требуется прессовать изделия с соотношением характеристических размеров более 4-х, то прибегают либо к способам экструдирования заготовок через фильеры (в открытую матрицу), либо прессуют заготовку большой длины из нескольких заготовок меньшего размера, по способу прессования из составных заготовок, как это показано на рисунке 35.
А Б В Г Д
Фиг. 35. Схема прессования удлинённых изделий из нескольких промежуточных прессо- вок. А - засыпка шихты в промежуточную прессформу для укороченных заготовок, Б - одностороннее прессование укороченных заготовок; В - загрузка нескольких укороченных заготовок в конечную прессформу ( в примере на схеме показана загрузка 3-х заготовок); Г - двухстороннее прессование составной заготовки; Д - составная заготовка.
1 - воронка для засыпки шихты; 2 - матрица; 3 - нижний пуансон; 4 - засыпанная шихта; 5 - верхний пуансон; 6 - промежуточная укороченная заготовка; 7 - матрица для окончательного прессования длинной заготовки; 8 - окончательно отпрессованная удлинённая заготовка.
В любом случае и при одностороннем, и при двухсторннем прессовании, и при экструдировании, и при прокатке порошковой заготовки, и при других любых способах получения порошковых заготовок прессованием наблюдается упругое последействие - увеличение размеров прессовки после прекращения действия внешнего давления вызванное действием растягивающих упругих сил, возникших в прессовке. Величина упругого последействия невелика и измеряется десятыми долями миллиметра, но его последствия могут быть разрушительными. Если возникшие в прессовке при упругом последействии растягивающие усилия превысят силу сцепления частиц, то есть если эти силы превысят силы склеивания (адгезии) частиц пластификатором, то заготовка будет разорвана. Опасно то, что разрушение заготовки может произойти не сразу после извлечения прессовки из прессформы, а позже - иногда через несколько часов, а иногда - только в момент спекания.
Чтобы избежать опасных последствий упругого последействия или "перепрессовки", обычно проводят технологические испытания шихты, определяя её формуемость и прессуемость.
Прессуемость — способность порошка образовывать брикет заданной формы и минимально допустимой плотности под воздействием данного давления.
Прессуемость порошка определяется двумя технологическими характеристиками: уплотняемостью и формуемостью.
