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

Тиск виштовхування і пружна післядія

З тиском пресування і тертям об стінки прес-форм також пов'язаний тиск виштовхування. Це зумовлено тим, що при пресуванні зовнішній тиск врівноважується протилежно направленими внутрішніми пружними силами, які діють у всі боки. Внутрішні пружні сили виникають через пружну деформацію частинок порошку і стінок прес-форми. Після зняття тиску пресування ці пружні сили звільняються і під їх впливом пресування прагне розширитися у всі боки. Але розширенню в радіальному напрямку перешкоджають стінки прес-форми, а в напрямку пресування – тертя об стінки матриці і зв'язки, що утворилися, між частинками порошку. При цьому пресування все ж таки частково розширюється по висоті, внаслідок чого бічний тиск знижується, але не стає рівним нулю. У зв'язку з цим пресовка залишається щільно затисненою в матриці, і для її виштовхування з неї потрібне значне зусилля, яке називається тиском виштовхування. Тиск виштовхування повинен перевищувати сили тертя пресовки об стінки матриці:

(1.16)

де- сила тертя, яка виникає при випресовці (виштовхуванні) пресовки з прес-форми;

- коефіцієнт тертя в парі пресовка-сгінки матриці;

- бічний тиск, що залишається після зняття тиску пресування і часткового розширення пресовки по висоті;

- площа контакту пресовки з матрицею.

Зусилля виштовхування має практичне значення при розрахунку та конструюванні пристроїв і оснащенні для пресування.

Зазвичай тиск виштовхування зростає пропорційно збільшенню тиску пресування. Так, при пресуванні залізних порошків при тиску до 300 МПа зусилля виштовхування змінюється в межах 0,15-0,2, тиск пресування і надалі збільшується з його зростанням до 0,3-0,39. Зазвичай прийнято вважати, що для більшості матеріалів тиск виштовхування лежить у межах 0,2-0,39 тиску пресування.

Окрім тиску пресування, на зусилля виштовхування також впливають й інші чинники, такі як розміри пресовки, наявність мастила, властивості порошків. Зусилля виштовхування зростає зі збільшенням висоти пресовки, що пов'язано зі збільшенням поверхні тертя.

У процесі пресування важливе значення мають чистота внутрішньої поверхні матриці і її стабільність. Збільшення класу чистоти поверхні приводить до зниження зусилля виштовхування.

Помітно впливає на зусилля виштовхування наявність в ущільнюваному матеріалі мастила. В цьому випадку зусилля виштовхування, порівняно з пресуванням без мастила, може знижуватися на порядок.

Серед властивостей порошків, що впливають на зусилля виштовхування, важливе значення мають їх пружні властивості, а також властивості, що визначають формованість порошків. Чим більш пластичний матеріал ущільнюваного порошку, тим менша пружна деформація, тим менша різниця між тиском виштовхування і втратами тиску на тертя, тим більше зусилля виштовхування. Аналогічна залежність спостерігається між формованістю та зусиллям виштовхування.

Викладене прямо залежить від пружної післядії, під якою мається на увазі явище збільшення об'єму спресованого виробу під впливом внутрішніх напруг, що спостерігається після зняття тиску пресування, а також після випресовування виробу з матриці прес-форми.

Пружна післядія може бути визначена, виходячи з відносної зміни лінійних розмірів виробів,. %:

(117)

де- абсолютне розширення пресовки по довжині або по діаметру;

- відповідно довжина (діаметр) пресовки, тієї, що перебуває в прес-формі під навантаженням, і після видалення її з прес-форми.

Об'ємна пружна післядія становить. %:

(1.18)

Знання закономірностей пружної післядії важливе при проектуванні прес-форм для визначення можливого збільшення розмірів пресованих виробів.

Пружна післядія залежить від тиску пресування і характеристик порошку: розміру, форми і стану поверхні частинок, вмісту оксидів, механічних характеристик матеріалу. Крім того, пружна післядія також залежить від наявності мастила в порошку, пружних властивостей матриці прес-форми і пуансонів та інших чинників.

Теоретично залежність пружної післядії від тиску пресування має складний характер (рис. 13). Спочатку при збільшенні тиску пресування пружна післядія зростає, потім досягає якихось максимальних значень і надалі зі збільшенням тиску зменшується. Такий характер залежності може бу-

Ідеалізована залежність пружної післядії від тиску пресування

Рисунок 13 – Ідеалізована залежність пружної післядії від тиску пресування

ти обумовлений тим, що, з одного боку, пружна післядія є наслідком пружної деформації матеріалу частинок порошку. При цьому чим вищий ступінь пружної деформації, тим на більшу пружну післядію слід чекати. З другого боку, і пружна післядія, яка супроводжує його розширення, пов'язана з відносним переміщенням частинок. Цьому переміщенню протидіятимуть тертя між частинками (внутрішнє тертя), а також зв'язки, що утворюються в процесі пресування між частинками за рахунок зчеплення, схоплювання, зварювання тощо, тобто чинники, які сприяють поліпшенню формованості порошків. Останні, на протилежність пружній деформації, сприяють зменшенню пружної післядії. У зв'язку з цим у тих випадках, коли переважаючий вплив на величину пружної післядії робитиме пружна деформація, спостерігатиметься її зростання зі збільшенням тиску пресування, що відбувається у разі пресування за низького тиску (рис. 13, / ділянка). Надалі зі збільшенням тиску пресування відбувається збільшення контактної поверхні, збільшується міцність зчеплення між частинками. Це призводить до уповільнення темпу зростання пружної післядії зі збільшенням тиску пресування. І, нарешті, в тих випадках, коли прикладений тиск викликає всередині частинок напруги, що перевищують межу пружності матеріалу, відбуватиметься перехід пружної деформації в необоротну пластичну або крихке руйнування. У зв'язку з розглянутим раніше механізмом ущільнення порошкових матеріалів цей процес спочатку буде характерний для приконтактних прошарків частинок порошку і зі збільшенням тиску пресування розповсюджуватиметься на весь їх об'єм. Все це разом зі зміцненням контакту між частинками призводитиме до зменшення пружної післядії зі збільшенням тиску пресування (рис. 13,//ділянка).

Викладене свідчить про вплив різноманітних чинників на пружну післядію. При цьому вплив цих чинників часто взаємови- ключний. У зв'язку з цим реальні залежності пружної післядії від тиску пресування не завжди відповідають теоретичним (рис. 14).

Якщо розглядати вплив конкретних чинників на пружну післядію, то тут коректно це робити за інших рівних умов, тобто коли решта властивостей порошків і параметрів пресування зіставні. Встановленим є той факт, що пружна післядія при пресуванні твердих, крихких матеріалів вища, ніж при пресуванні пластичних (рис. 14), що зумовлено великими значеннями межі пружності цих матеріалів. Цим же обумовлюються вищі значення пружної післядії при пресуванні окиснених порошків порівняно з неокисненими. При цьому чим вищий вміст оксиду, тим більша пружна післядія (рис. 14, 3, б, 7). Останнє зумовлене збільшенням частки твердого крихкого матеріалу (оксиду) в пресованому порошку. При цьому необхідно враховувати, що форма, розмір частинок та інші характеристики порошків можуть мати переважний вплив на пружну післядію порівняно зі здатністю матеріалу до пружної деформації.

Разом із властивостями порошків на пружну післядію мають вплив також і інші чинники. Це, перш за все, напрям пресування, наявність мастила і зв'язки тощо.

Зазвичай пружна післядія у напрямку пресування може бути до 6 %, тоді як у перпендикулярному напрямку вона не перевищує 3 % (рис. 14). Останнє зумовлено різними діючими зусиллями в цих напрямках (осьове зусилля більше бічного), а також тим, що розширенню виробу по висоті після зняття тиску сприяє пружна деформація матриці.

Істотний вплив на пружну післядію має наявність мастила. У тих випадках, коли введення мастила впливає тільки на структурну деформацію або зменшує зовнішнє тертя, як це спостерігається при введенні в порошок інертних мастил, помітної зміни пружної післядії не відбувається. Введення ж у порошок поверхнево-активних мастил, які полегшують деформацію частинок порошку, призводить до зниження пружної післядії.

Залежність пружної післядії в радіальному напрямку (З, 4, 5, 6. 7) і в напрямку пресування (1, 2) від тиску пресування різних порошків

Рисунок 14 – Залежність пружної післядії в радіальному напрямку (З, 4, 5, 6. 7) і в напрямку пресування (1, 2) від тиску пресування різних порошків

Іноді на пружну післядію також впливають пружні властивості пластифікаторів або зв'язок, що характерно при виготовленні стрижнів, шнурів для напилювання покриттів газотермічними методами, метолом екструзії з використанням як зв'язки термопластів, розчинів метилцелюлози, сопотіамідів. У цьому випадку, незважаючи на те, що в основі процесу ущільнення лежить в основному структурна деформація без помітної деформації матеріалу частинок порошку. спостерігається значна пружна післядія (рис. 15).

I – 0,22; 2 – 0,94

Залежність пружної післядії гнучких порошкових шнурів у радіальному напрямку від вмісту зв'язки (20 %-й розчин сополіаміду в спирті) з порошків з різною питомою поверхнею (м2/г)

Рисунок 15 – Залежність пружної післядії гнучких порошкових шнурів у радіальному напрямку від вмісту зв'язки (20 %-й розчин сополіаміду в спирті) з порошків з різною питомою поверхнею (м2/г)

У цьому випадку пружна післядія обумовлена пружним стисненням матеріалу зв'язки. При цьому чим вищі вміст і концентрація зв'язки, тим більша пружна післядія (рис. 15). Проте, як і при пресуванні без зв'язки, на пружну післядію впливають властивості порошків, сприяючи збільшенню формованості порошків і в цьому випадку також знижуючи пружну післядію. Явище пружного розширення виробів необхідно також враховувати в практиці пресування. Річ у тім. що в процесі виштовхування пресування з матриці прес-форми пружні напру ги, що залишилися в пресуванні після зняття тиску пресування, знімаються послідовно в тих шарах, які вийшли за межі матриці. При цьому в пресуванні біля самого краю матриці виникають зрізувальні напрути. які можуть призвести до її руйнування. Руйнування за рахунок пружного розширення при випрасовуванні виробу відбувається у вигляді разшарувань або по поверхнях, паралельних лініям рівної щільності (рис. 16. а). Іншим результатом розширення виробів за рахунок пружної післядії є викривлення, вірогідність якого росте зі збільшенням діаметра і зменшенням висоти пресування (виробу типу фрикційних накладок, шайб і т.п.) (рис. 16. б). Останнє зумовлене тим, що абсолютні й відносні значення пружної післядії ростуть зі збільшенням діаметра пресованої деталі. Так. для деталі діаметром 400 мм навіть при пружній післядії 1 % абсолютне розширення становитиме 4 мм.

Схема утворення тріщин і викривлення виробів при їх випресовуванні за рахунок пружної післядії

Рисунок 16 – Схема утворення тріщин і викривлення виробів при їх випресовуванні за рахунок пружної післядії

Для запобігання виникненню тріщин і викривленню деталей за рахунок пружної післядії необхідно збільшувати міцність пресовок. застосовувати конусні матриці (рис. 16, в), щоб у момент виштовхування зняття пружних напруг охоплювало б якомога більшу частину пресовки, застосовувати розбірні прес- форми. проводити випресовку спільно з підняттям верхнього пуансона, не знімаючи з нього повністю навантаження (рис. 16. г).

 
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