Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Теорія і технологія пресування порошкових матеріалів
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Розподіл щільності в пресовці

Бічний тиск і тертя об стінки прес-форми

Одним із бажаних результатів процесу отримання пресовок з порошків є отримання їх з рівномірно розподіленою щільністю (пористістю) по об'єму. Проте в багатьох випадках, особливо при односторонньому статичному пресуванні в прес-формах (див. рис.1), спостерігається нерівномірний її розподіл у пресовці. Так. у верхньому шарі пресовок, прилеглому до торця рухомого шансона. щільність зростає від центра до периферії. У прошарках, прилеглих до бічних поверхонь, щільність зменшується В мір} віддалення від місця прикладання навантаження. У нижньому прошарку, що прилягає до нерухомого пуансона, має місце розподіл щільності, протилежний верхньому прошарку, тобто вона збільшується від периферії до центра (рис. 4).

Такий характер розподілу щільності в прссовках зумовлений проявом зовнішнього і внутрішнього тертя при пресованні. До зовнішнього тертя належить тертя порошку об стінки матриці при його переміщенні в процесі ущільнєння. Його виникнення зумовлене тим. що порошок при дії на нього тиском поводиться деякою мірою подібно до рідини. тобто прагне передати тиск рівномірно в усі сторони. В результаті виникає тиск на стінки прес-форми, який називається бічним.

Останнє зумовлює зовнішнє тертя, на подолання якого і витрачається частина тиску, що прикладається до порошку. В результаті, як було відзначено раніше, в пресовці в місцях, прилеглих до стінок матриці, у міру віддалення від місця прикладання навантаження спостерігається зменшення щільності.

Схема розподілу щільності в пресовках при односторонньому пресуванні в циліндрових прес-формах (стрілками вказаний напрямок зростання щільності)

Рисунок 4 – Схема розподілу щільності в пресовках при односторонньому пресуванні в циліндрових прес-формах (стрілками вказаний напрямок зростання щільності)

Проте, на відміну від рідини, в порошках спостерігається значна нерівномірність передачі тиску в різних напрямках. В результаті ступінь ущільнення порошку в цих напрямках не однаковий. а на бічні стінки прес-форми передається тиск менший, ніж у напрямку пресування, що зумовлено в основному наявністю внутрішнього тертя (тертя між частинками), ступенем деформації й іншими чинниками.

Бічний тиск і його залежність від тиску пресування мають практичне значення при визначенні характеру розподілу тиску по висоті пресовок, а також для розраху нку прес-форм.

Розглянемо визначення залежності бічного тиску від тиску пресування, яке запропоноване Г.А. Мсєрсоном і Р.Б. Котельниковим. Воно засноване на припущенні, що матеріал, який ущільнюється. має властивості компактного матеріалу. Якщо в такому матеріалі, який ущільнюється, виділити елементарний куб (рис. 5), то задача зводиться до визначення реакцій і затиском , який викликає розширення кубика по вісях Х і У.

Деформація прес-форми по осі Х. що позначається ΔΧ, скла- складається з деформацій від дії сіп. Деформації по осі X від дії цих сил позначимо відповідно. Покладаючи матрицю абсолютно жорсткою, деформацію ΔΧможна, вважати рівною нолю:

(1.1)

Визначаючи деформацію залежно від діючих сил. коефіцієнт Пуассона та модуля пружності. одержуємо

Схема навантаження тіла в прес-формі (до визначення бічного тиску)

Рисунок 5 – Схема навантаження тіла в прес-формі (до визначення бічного тиску)

(1.2)

де V – коефіцієнт Пуассона; E – модуль пружності.

Враховуючи те, що дорівнює тиску пресування, а , розв'язуємо рівняння (1.2) відносно і одержуємо

(1.3)

Враховуючи, що

де- коефіцієнт бічного тиску, одержуємо

(1.4)

Тоді

(1.5)

а

(1.6)

Величинадостатньо велика і становить 0,25-0,40. Коефіцієнт бічного тиску практично для всіх матеріалів зростає зі збільшенням прикладеного тиску, щільності пресовки й залежить від фізичних характеристик порошку і насамперед від пластичності матеріалу порошку, його дисперсності і форми частинок. Так, для більшості порошкових ущільнюваних матеріалів коефіцієнт бічного тиску зростає зі збільшенням тиску пресування і щільності пресовки. Це зумовлено тим, що зі збільшенням тиску зменшується опірність зрушенню контактів між частинками. Така ж залежність спостерігається зі збільшенням пластичності матеріалу порошку, який ущільнюється. Для твердих матеріалів коефіцієнт бічного тиску росте зі збільшенням тиску пресування тільки в області структурної деформації, тобто при невеликому тиску. В області високого тиску збільшення його не призводить до зростання коефіцієнта бічного тиску. Властивості порошків, які сприяють збільшенню сили тертя між частинками (зменшення розміру частинок, складніша їх форма тощо), сприяють зменшенню коефіцієнта бічного тиску.

Залежності бічного тиску від властивостей порошків, пресовок та умов пресування згідно з О.П. Реутом, Л.С. Богінським та Є.Є Петюшиком наведені на рисунках 6-11.

Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності

Рисунок 6 – Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності

Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності

Рисунок 7 – Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності

Аналізуючи рисунки 6-11. можна відзначити, що основними параметрами, які мають переважний вплив на коефіцієнт бічного тиску, є щільність та вид матеріалу порошку. Також впливають розмір і форма частинок порошку, спосіб отримання та швидкість прикладання тиску при пресуванні.

Залежність коефіцієнта бічного тиску віл відносної щільності при пресуванні порошку заліза з різним розміром частинок

Рисунок 8 – Залежність коефіцієнта бічного тиску віл відносної щільності при пресуванні порошку заліза з різним розміром частинок

Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності при пресуванні з мастилами

Рисунок 9 – Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності при пресуванні з мастилами

Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності при пресуванні з різною швидкістю порошку міді

Рисунок 10 – Залежність коефіцієнта бічного тиску від відносної щільності при пресуванні з різною швидкістю порошку міді

Залежність коефіцієнта бічного тиску від швидкості деформації при пресуванні порошку міді (ПМС-1)

Рисунок 11 – Залежність коефіцієнта бічного тиску від швидкості деформації при пресуванні порошку міді (ПМС-1)

Визначити коефіцієнт бічного тиску з урахуванням щільності. характеристик пружності та міцності матеріалів, стану контактів між частинками можна за допомогою формули, запропонованої Г.М. Ждановичем:

(1.7)

де ;

β – кут тертя між частинками;

- коефіцієнти Пуассона матеріалу частинок порошку і пресовки певної щільності відповідно;

- відносна величина контактного перетину пресовки:

- відносна щільність пресовки;- відносна насипна щільність;

- параметр, який враховує конфігурацію частинки порошку в околицях контактної зони. Зазвичай його покладають рівним 1,1-1,3.

Як наголошувалося раніше, з бічним тиском безпосередньо пов'язане тертя об стінки прес-форми (зовнішнє тертя).

При пресуванні в прес-формах відбувається переміщення частинок порошку як у вертикальній, так і в горизонтальній площинах. При переміщенні частинок уздовж стінки матриці й уздовж поверхонь пуансонів виникають сили тертя, які перешкоджають переміщенню частинок і сприяють зменшенню тиску пресування по висоті виробу в міру віддалення від місця його прикладання.

Практичне значення має встановлення закону розподілу тиску по висоті пресовки з метою обчислення його середнього значення, розподілу щільності пресовки по її висоті і, як наслідок, визначення оптимальних параметрів пресування. Цю залежність можна встановити з урахуванням таких міркувань.

Силу тертя об стінки прес-форми можна визначити за формулою

(1.8)

де μ – коефіцієнт тертя матеріалу об стінки прес-форми;

- бічний тиск;

- площа поверхні тертя.

Якщо підставити значення, яке визначається за формулою (1.4), одержуємо

(1.9)

При пресуванні в циліндрових прес-формах

Як видно з рівняння (1.9), сили тертя зростають зі збільшенням висоти і діаметра виробу.

Оскільки сила тертя направлена в бік, протилежний силі пресування, то вона рівна втраті частини зусилля пресування, яка зі збільшенням висоти і діаметра виробу повинна зростати відповідно до рівняння

(1.10)

де- зусилля пресування на відстані від рухомого пуансона;

- середній тиск пресування на відстані h від рухомого

пуансона.

Якщо ж зусилля пресування виразити через тиск пресування і площу пресування (поділивши обидві частини рівняння на

), то одержимо

(1.11)

Вважаючи діаметр прес-форми сталим, а середній тиск пресування рівним тиску під пуансоном, рівняння можна подати в диференціальному вигляді:

(1.12)

або

(1.13)

Після інтегрування обох частин рівняння (1.13)

отримуємо

або

або

(1.14)

Після потенціювання отримуємо

(1.15)

Характер розподілу тиску по висоті пресовки

Рисунок 12 – Характер розподілу тиску по висоті пресовки

З рівняння (1.15) видно, що спад тиску пресування відбувається за експоненціальним законом (рис. 12). Одержана залежність дає змогу встановити приблизну закономірність зміни середнього в перетині тиску пресування по висоті пресовки. Більш точну залежність. одержану Г.М. Ждановичем виходячи з гіпотези суцільності, розглянемо далі. В цілому задача встановлення характеру розподілу тиску по висоті пресовки актуальна і важлива, оскільки дає можливість встановити вплив різних чинників на характер розподілу щільності в пресовках і спечених виробах, обумовлюючи їх властивості та якість.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси