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

Імпульсні (високошвидкісні) методи пресування

Суть методів імпульсного пресування

Суть імпульсних методів пресування полягає у високій швидкості дії на порошок. При цьому задачі імпульсного навантаження розв'язуються з використанням енергії метальних і бризантних вибухових речовин (ВР), стислого газу горючих сумішей, високовольтного розряду в рідині, магнітного поля й інших джерел енергії. Імпульсні методи пресування (ІМП) поділяються на дві групи.

До першої групи – дистанційного імпульсного пресування (ДІЛ) – належать способи, в яких джерело енергії віддалене від пресованого порошку на певну відстань. Ущільнення порошку в цьому випадку відбувається за рахунок імпульсних сил через проміжне тіло (середовище), яке може бути в твердому, рідкому, газоподібному стані, а найчастіше складається з декількох шарів різного агрегатного стану. При цьому за аналогією зі статичним пресуванням, залежно від кількості контактуючих поверхонь передаючого тіла з порошком, ущільнення здійснюється за схемами, близькими до одно-, двостороннього або ізостатичного пресування.

До другої групи – контактного імпульсного пресування (КІП) – належать способи, в яких імпульсні навантаження від джерела енергії прикладаються до порошку безпосередньо або ж через порівняно тонке проміжне середовище, впливом якого на процес ущільнення можна знехтувати. У більшості випадків таким середовищем є тонкостінна гумова, пластмасова або металева оболонка для порошку. В цьому випадку пресування порошку відбувається за схемами, подібними до одно- і двостороннього пресування.

Розроблено багато варіантів схем пресування порошкових матеріалів імпульсними навантаженнями, що належать до груп ДЇЇІ і КІП Застосування тієї або іншої схеми пресування пов'яза

не з матеріалом і формою виробу, а також з можливостями проведення робіт.

Якщо узяти за основу енергоносій, конструкцію оснащення і механізм ущільнення порошку, який багато в чому визначається швидкістю прикладення тиску, то всі схеми пресування імпульсними методами можна об'єднати в такі групи:

– пресування на установках типу "Копер" із застосуванням порохових зарядів або газових сумішей;

– пресування на гідродинамічних установках;

– вибухове пресування бризантними ВР;

– електроімпульсне пресування.

Ударне пресування на установках типу "Копер". Дня здійснення ударного пресування застосовуються різного типу установки, до яких належать порохові копри (балістичні преси або порохові установки для пресування порошків), високошвидкісні пневмомеханічні машини типу "Даїнпак", високошвидкісні преси і молоти. Загальним у цих установках є те, що якомусь тілу надається кінетична енергія, яка безпосередньо або через проміжне середовище переходить у роботу з ущільнення порошку. Пресування на установках типу "Копер" (рис. 96) завжди належить до групи ДІЛ, оскільки у всіх випадках енергія від енергоносія до порошку передається через проміжне тіло. Загальною для таких установок є наявність затвора 1 з пороховим зарядом 3, направляючого дула 5, по якому рухається снаряд 4. При пресуванні енергія стиснених газів, що виділяються при горінні пороху, передається снаряду, розганяючи його по всій довжині дула. Снаряд, не виходячи з каналу дула, ударяє по пуансону, який пресує порошок у прес-формі 9 (рис. 96).

Швидкість снаряда в порохових копрах залежить від його маси і може змінюватися в межах 20-600 м/с. Великий діапазон швидкостей установок дає можливість їх широкого застосування для дослідницьких робіт у лабораторних умовах, і при відповідній автоматизації вони можуть бути застосовані для пресування плоских деталей у промислових умовах. Робочими швидкостями слід вважати швидкості снаряда до 100 м/с. оскільки за вищих швидкостей стійкість оснащення різко спадає.

Схема порохової установки типу

Рисунок 96 – Схема порохової установки типу "Копер"

При імпульсному пресуванні досягається вища щільність пресовою ніж при статичному, що має такс пояснення. Високі швидкості навантаження зазвичай збільшують опір матеріалу до деформації внаслідок його зміцнення. З іншого боку, за великих швидкостей ущільнення теплота, що виділяється при пластичній деформації, може не встигнути розповсюдитися по всьому об'єму порошкового тіла і локалізується в зоні деформації. Цс може привести до локального розігрівання контактних поверхонь частинок у зоні деформації до температур, за яких відбуваються процеси повернення матеріалів і. як наслідок, його знеміцнення в мікрооб'ємах. прилеглих до контактуючих поверхонь. Таке знеміцнення зменшує опір матеріалу до деформації і. тим самим, сприяє збільшенню стненя ущільнення.

При ударному пресуванні коефіцієнт бічного тиску близький до такого, як і при статичному пресуванні, а осьове зусилля більше. Цим пояснюється практично рівномірний розподіл щільності по висоті пресовки. Не дивлячись на високі абсолютні значення бічного тиску (у зв'язку з великими зусиллями пресування), зусилля виштовхування при динамічному пресуванні менше. Це зумовлено вищою міцністю пресовок через досконалість контактів, що утворюються між частинками, а також більш повним проходженням пластичної деформації і у зв'язку з цим, як було відзначено, меншими поперечними напругами.

Фізико-механічні властивості пресовок, отриманих методом ДІЛ, значно відрізняються від властивостей пресовок, одержаних статичним методом: кращий металевий контакт між частинками (в деяких випадках, як після спікання), нижчий питомий електроопір, вищі твердість і міцність.

Основним недоліком ударного пресування є те, що підвищення температури на контактних поверхнях призводить до схоплювання пресовок із прес-формою за швидкостей навантаження більше 25 м/с і щільності більше 35 %. Правда, за менших швидкостей навантаження схоплювання не спостерігається навіть за щільності 92-93 %.

Гідродинамічне пресування здійснюється в установках замкнутого типу, які дають змогу проводити ущільнення порошків, що містяться в рідині, імпульсними навантаженнями. За своєю конструкцією ці установки нагадують гідростати, а наявні відмінності пов'язані з енергоносієм, за який найчастіше використовується порох. У таких установках застосовується здатність пороху при горінні в замкнутому об'ємі швидко розвивати високий тиск, який діє безпосередньо або через поршень на рідину. В результаті порошок, що міститься в еластичній оболонці в рідині, ущільнюється (рис. 97).

При пресуванні в гідродинамічних умовах, разом із збереженням переваг гідростатичного пресування, є низка істотних індивідуальних переваг. Це перш за все ударне пресування. Крім того, відпадає необхідність у застосуванні насосів високого тиску. спрощується конструкція, легко досягається тиск порядку ΙΟΙ 5 кбар, що значно знижує їх вартість порівняно з гідростатами. Гідродинамічні установки можна автоматизувати і застосовувати в промислових умовах для пресування заготівок чи деталей звичної або підвищеної складності з різних порошкових матеріалів. Конструкцію установок необхідно пов'язувати з формою і розмірами пресованих деталей, оскільки параметри тиску за однакового заряду багато в чому залежать від об'єму ущільнення порошку в процесі пресування.

Схема установки для гідродинамічного пресування

Рисунок 97 – Схема установки для гідродинамічного пресування

Одержані методом ГДП вироби мають вищі фізико-механічні властивості порівняно з властивостями виробів, одержаних гідростатичним пресуванням. Це пояснюється наявністю в них великої кількості контактів з металевим зв'язком між частинками. Наприклад, заготівки, спресовані зі швидкістю 340 с-2 , мають міцність на стиснення в 1,3 разу вищу.

Дослідження структури таких виробів показує, що кількість недосконалостей кристалічних ґраток у них значно вища, ніж у виробів, одержаних гідростатичним пресуванням (у 1,6 разу вищі напруги П роду за інших рівних умов, в 3 рази вища щільність дислокацій). Такі вироби дають вищу усадку при спіканні, або, що особливо важливо, їх можна спікати за нижчих температур.

Гідродинамічне пресування можна використовувати для отримання виробів складної форми. При цьому нерівномірність розподілу щільності не перевищує 1,0-1,5 %.

Вибухове пресування бризантними речовинами є способом формування порошків, поміщених у пластичну металеву або пластмасову оболонку, миттєво зростаючим тиском вибухової хвилі. Формування може проводитися на повітрі, у воді або в якому-небудь іншому рідкому чи газовому середовищі. Варіанти вибухового пресування показані на рисунку 98.

Варіанти вибухового пресування

Рисунок 98 – Варіанти вибухового пресування

Імпульс тиску продуктів вибуху замінює силову частину устаткування і може діяти на практично необмежену площу. Змінюючи геометрію заряду, його відстань до матеріалу, який ущільнюється. і властивості проміжного середовища, можна одержувати необхідний тиск і його розподіл і, тим самим, необхідні властивості виробів. Різне розміщення вибухової речовини відносно матеріалу, який ущільнюється, дає змогу пресувати заготівки плоскої або хвилястої форми. Імпульсне прикладання навантаження при пресуванні дає змогу одержувати високощільні заготівки з матеріалів, які важко ущільнюються, що зумовлено процесами. властивими високо швидкісно му пресуванню, які ми розглянемо нижче.

Для пресування виробів великих габаритів та довжини також використовують пресування за допомогою вибухової біжучої хвилі. Схема такого пресування наведена на рисунку 99.

Особливістю пристроїв для пресування вибуховою біжучою хвилею є тс. що імпульс тиску в кожен момент впливає на обмежену площу, "оббігаючи” в міру поширення вибуху всю поверхню формованого вироби. Завдяки цій особливості з'являється можливість формування виробів дуже великої площі.

Незважаючи на недоліки, пов'язані з вимогами техніки безпеки при зберіганні й роботі з вибуховими речовинами, метод вибухового пресування – практично єдиний процес, що дає змогу одержувати великогабаритні пресування з великою площею пресування. Крім того, метод вирізняється відносною простотою процесу і економічною ефективністю навіть за малих масштабів виробництва.

Схема пресування вибуховою біжучою хвилею

Рисунок 99 – Схема пресування вибуховою біжучою хвилею

Електроімпульсне пресування можна здійснити в основному двома методами:

– високовольтним електричним розрядом у рідині;

– магнітним полем великої густини.

Основу першого методу становить електрогідроімпульсне пресування, яке засноване на перетворенні високовольтного електричного розряду в рідині на енергію ударних хвиль. До складу установок для електрогідроімпульсного пресування (рис. 100) входить конденсатор 3, який заряджається від електричної мережі через підвищувальний трансформатор 1, високовольтний випрямляч 2, електроди 5, поміщені в ванну з робочою рідиною 6, і прес-блок 7. При розряді конденсатора на електроди між ними виникає щільна низькотемпературна плазма з тиском більше 10 тис. атм. Завдяки швидкому розширенню каналу розряду в рідині формується ударна хвиля з тиском в сотні і тисячі атмосфер, яка через еластичну оболонку впливає на ущільнюваний порошок або пуансон прес- форми. При цьому слід зазначити, що розряд високовольтного конденсатора в рідині є яскраво вираженим імпульсним процесом. У зв'язку з цим закономірності ущільнення багато в чому аналогічні розглянутим раніше для випадку пресування на установках типу "Копер". Пресовки мають високу міцність і щільність, характеризуються якісним контактом між частинками порошку і високою дефектністю кристалічної структури речовини.

Схема пресування високовольтним розрядом у рідині

Рисунок 100 – Схема пресування високовольтним розрядом у рідині

Цей метод формування передбачає різноманіття схем пресування і, отже, різноманіття технологічних варіантів виготовлення виробів як простої, так і складної форми різних розмірів. Серед імпульсних методів формування електрогідроімпульсний метод має низку переваг: багатократне навантаження, регулювання в широких межах потужності імпульсу. Крім того, для методу характерні можливість механізації і автоматизації, менш жорсткі вимоги із забезпечення техніки безпеки.

Пресування магнітним полем великої потужності передбачає магнітноімпульсний метод, який полягає у взаємодії сильних імпульсних електромагнітних полів з електропровідним середовищем. Для здійснення процесу пресування використовуються установки, в яких відбувається розряд конденсаторної батареї на індуктор, виготовлений за формою ущільнюваного контейнера з порошком (рис. 101). Оболонка 7 виготовляється з тонколистового електропровідного матеріалу, найчастіше з міді або алюмінію. При проходженні імпульсу струму по індуктору 1 в результаті самоіндукції в контейнері індукуються вихрові струми, при взаємодії яких з магнітним полем виникають пондемоторні сили; під дією цих сил контейнер стискається і тисне на ущільнюваний порошок 2. При цьому можливе отримання тиску до 100 МПа без руйнування індуктора і до 1000 МПа – з використанням одноразових індукторів. Змінюючи конфігурацію індуктора, його розміщення відносно матеріалу, який ущільнюється, можна одержувати деталі різної конфігурації. Проте найбільш ефективним є застосування методу магнітно-імпульсного пресування для отримання відносно невеликих деталей простої форми при дрібносерійному виробництві. При цьому для виконання оптимальних умов необхідні висока електропровідність матеріалу контейнера, мала відстань від індуктора до контейнера (1-1,5 мм), висока енергія магнітного поля, висока швидкість зміни магнітного потоку.

Схема пресування в магнітному полі

Рисунок 101 – Схема пресування в магнітному полі

Загальне для розглянутих методів імпульсного пресування – висока швидкість прикладання навантаження. При цьому в багатьох випадках спостерігається хвильовий характер навантаження. Механізм ущільнення порошку включає як структурну, так і пружно-пластичну деформацію або крихке руйнування частинок. Проте, на відміну від статичного пресування, ці процеси відбуваються практично одночасно. Крім того, реальна картина ущільнення ускладнюється в результаті накладання відбитих (зворотних) хвиль, зміни фізико-механічних властивостей ущільнюваного матеріалу.

Імпульс магнітного поля також може використовуватись для пресування крихких, малопластичних електропровідних матеріалів з їх попереднім нагріванням у прес-формі (рис. 102). Установка складається з двох батарей-конденсаторів 5 і 10, які живляться від зовнішнього джерела постійного струму та розрядників 6 і 9. Паралельно пласкому індуктору 7 у формі спіралі Архімеда розміщена плита-пгговхач 4. яка контактує з верхнім пуансоном 3. У матриці 2. яка. як і пуансони, виготовляється з електропровідного матеріалу, розміщується порошок та знизу вставляється нижній пуансон 1. Плаский індуктор 7 включається в електричний ланцюг конденсаторна батарея 5 -електричний розрядник 6, а ущільнюваний порошок через пуансони в електричний ланцюг конденсаторна батарея 10-розрядник 9.

Схема установки для імпульсного пресування в прес-формах з використанням магнітного поля

Рисунок 102 – Схема установки для імпульсного пресування в прес-формах з використанням магнітного поля

Установка працює таким чином. Заряджена батарея конденсаторів за допомогою розрядника замикає електричний ланцюг конденсаторна батарея-порошок. Імпульс струму, який виникає при цьому проходить через порошок і нагріває його. Потім запускається розрядшік. який замикає електричний ланцюг конденсаторна батарея – плаский індєктор. Розрядний струм наводить поблизу індєктора магнітне поле, яке взаємодіє з плитою і створює в ній вихровий струм і. як наслідок, магнітне поле. Взаємодія цих полів приводить до виникнення електромеханічного зусилля, яке передається через верхній пуансон ущільнюваному порошку.

За О.В. Романом і В.Г. Горобцовим. які запропонували теоретичні основи імпульсного пресування порошкових матеріалів, характерною особливістю таких процесів є тс. що структурна деформація не встигає слідувати за деформацією в цілому, яка значною мірою визначається пружними властивостями тіла. Опір

порошкового тіла деформації буде тим вищий, чим більша різниця між швидкістю ударної хвилі і швидкістю звуку в даному матеріалі. У зв'язку з тим, що швидкість звуку в порошкових тілах нижча, ніж у компактних, вже за швидкостей навантаження 100 м/с характер динамічної стисливості сипких тіл значно відрізнятиметься від їх статичної стисливості. При цьому має місце таке співвідношення між тиском при вибуховому ущільненні порошковихі компактних тіл:

(5.1)

де V – швидкість зіткнення;

С – швидкість розповсюдження звуку в матеріалі.

Характерною особливістю імпульсного пресування є також те, що процес ущільнення залежить не тільки від тиску, що розвивається при цьому, але й від ступеня стиснення порошкового тіла. У цих моделях порошкового тіла, яке ущільнювалось, необхідно враховувати ступінь стиснення газу в порах і порошку з урахуванням приведення до подібності тиску в каркасі пористого тіла і поровому просторі та теплове розширення частинки. Критерій цих процесів

(5.2)

де П – критерій сили ударної хвилі;

- початкова щільність порошку,

- швидкість звуку в порошковому тілі.

Необхідно також враховувати, що час розвитку нестаціонарності значно більший часу процесу, визначуваного шириною фронту ударної хвилі. У зв'язку з цим процес імпульсного пресування квазістаціонарний, а ударна адіабата є законом, що зв'язує стан перед фронтом ударної хвилі і нерівноважним за температурою станом за фронтом. У зв'язку з тим, що побудова ударних адіабат – складна технічна задача, вдаються до наближених методів їх побудови. Один із методів заснований на дослідженні функції, що встановлює співвідношення між хвильовою U і масовою к швидкостями, яке в першому наближенні може бути подане, як і для випадку компактних матеріалів:

(5.3)

Спільний розв'язок цієї залежності й умови збереження імпульсу та кількості руху

(5.4)

дають змогу одержати наближене рівняння ударної адіабати (адіабати Гюгоніо) – рівняння динамічного стиснення порошку:

(5.5)

де- імпульс тиску;

- швидкість звуку в порошковому тілі;

- початкова щільність матеріалу;

- щільність пористого тіла;

- коефіцієнт стисливості порошку,

- початкова відносна щільність порошку.

Швидкість звуку в порошковому тілі становить

(5.6)

де- екстрапольоване значення швидкості звуку в порошковому тілі при 100% -й його щільності;

- екстрапольоване значення щільності, за якого

На характер діаграм динамічного стиснення в основному впливають початкова пористість порошкового тіла і розмір частинок порошку. При цьому останній чинник зі збільшенням тиску стає визначальним. Тільки для дисперсних частинок спостерігається аномальна залежність, тобто зі збільшенням тиску щільність зменшується.

Оптимальні співвідношення параметрів імпульсного пресування і розмірів частинок повинні бути такими, щоб значення локальної густини енергії були достатніми для приведення матеріалу частинок у зоні контакту в граничний стан. За значень енергії, які призводять до виникнення контактних напруг, що перевищують межу міцності матеріалу, відбувається утворення поверхні руйнування частинок, що супроводжується пружною і пластичною деформацією або крихким руйнуванням. Подальше підвищення густини енергії може призвести до зниження межі міцності, вивільнення пружної енергії і підвищення температури аж до температури плавлення матеріалу, що призводить до утворення прошарків рідкої фази в контактних областях. Умова появи рідкої фази:

(5.7)

де- час процесу;

а – температуропровідність матеріалу частинок;

d – середній розмір частинок;

G – модуль зрушення матеріалу частинок;

- густина матеріалу частинок;

- питома теплоємність;

і- температура відповідно початкова і плавлення матеріалу порошку;

Ц – питома теплота плавлення.

Одна з причин сильного тепловиділення при проходженні ударної хвилі – тертя частинок під час деформації, яке може бути охарактеризоване числом Пекле Ре і числом Фур'є:

(5.8)

де V – масова швидкість;

к – коефіцієнт, к&2.

Значенняівизначають нижню межу інтенсивного виділення теплоти і нсстаціонарність її розповсюдження, а також оптимальні співвідношення між швидкістю імпульсного навантаження і середнім розміром частинок. У таблиці 33 наведені значення параметрівідля типових режимів вибухового пресування за О.В. Романом і В.Г. Горобцовим.

Таблиця 33 – Параметри критеріїв Ре і Fo при вибуховому пресуванні

Матеріал порошку

Температуропровідність

Діаметр частинок d, мкм

Число Пекле Ре

Число Фур'є Fo

Тепловий режим взаємодії

нерівно- важний

рівноважний

Мідь

Алюміній

Вольфрам

100

1-10

8

0,1

+

Свинець

Цинк

Залізо

20-30

1-10

10

0,01

+

Титан

10

10

10

0,01

+

Нікель

1

10

100

0,01

+

-

Гранульовані

порошки

10-100

100

100

0,01

+

Аналіз співвідношення між часом охолоджування розплавлених контактних ділянок і часом дії тиску, обмеженим зверху приходом хвилі розвантаження, за умови турбулентності контактної взаємодії зон локального розплаву показує, що швидкість охолоджування системи характеризується технологічною температуропровідністю, яка на 3-4 порядки вища фізичної. У зв'язку з цим для порошків із розміром частинок у декілька мікрон і вище контактна зона зазнаватиме загартування.

Таким чином, відповідно до феноменології процесів імпульсного пресування, запропонованої О.В. Романом і Г.В. Горобцовим, при імпульсному пресуванні велике значення мають процеси, в основі яких лежить сильне контактне розігрівання матеріалу аж до його плавлення з подальшим загартуванням. При реалізації термодинамічно нерівноважних режимів імпульсного пресування останнє може призводити до утворення високодефектних контактних зон аж до формування аморфного стану.

За вибухового пресування такий режим порівняно легко забезпечується при формуванні крупних порошків або гранул і залежить від теплофізичних характеристик матеріалу ущільнюваних частинок. В той же час механічні властивості матеріалу частинок не мають істотного впливу на формованість. Останнє є суттєвою різницею між імпульсними та статичними методами пресування.

Розглянуті раніше процеси, що відбуваються при імпульсному пресуванні, значно ускладнюють реальну картину ущільнення. У зв'язку з цим ускладнюється також аналітичний опис процесів ущільнення імпульсними навантаженнями, що не дає змоги описати процес якою-небудь однією формулою. Проте для деяких діапазонів швидкостей можуть бути знайдені залежності, що описують процес ущільнення з достатньою точністю.

Так, Г.М. Ждановичем одержано рівняння, що описує залежність відносної щільності пресовки Θ від кінетичної енергії імпульсного навантаження. Початковою умовою є те, що для імпульсного пресування прийнятний закон збереження енергії:

(5.9)

де- робота, виконувана при імпульсному пресуванні;

- кінетична енергія, що передається порошковому тілу.

Виходячи з того, що між роботою імпульсного і звичного пресування або отримання однієї і тієї ж щільності пресовки існує залежність

де- динамічний коефіцієнт, зазвичай;

- робота пресування за малих швидкостей навантаження,

(5.10)

одержано вираз для визначення роботи імпульсного навантаження і, тим самим, кінетичної енергії:

(5.11)

Розв'язуючи це рівняння відносноабо перетворюючи через неї, одержуємо

(5.12)

де - початкова відносна щільність порошкового тіла;

- початковий відносний об'єм;

- динамічний коефіцієнт, що враховує зміну властивостей матеріалу при імпульсному пресуванні, може бути визначений з відношення меж текучості матеріалу частинок, одержаного при імпульсномуі статичномупресуваннях,

- напруга закінчення компактного матеріалу;

- номінальна площа пресування;

- початкова висота засипки;

п,П- показники ступеня, зазвичай, а

(5.13)

Кінетична енергія, що передається ущільнюваному матеріалу, залежить від методу імпульсного пресування. Так, при пресуванні на порохових копрах, нехтуючи витратами енергії на пружну деформацію снаряда, пуансона і пресування, а також на нагрів матеріалу, кінетичну енергію можна визначити так:

(5.14)

де- коефіцієнт, що враховує втрати енергії при ударі снаряда об пуансон;

- відповідно маса і швидкість снаряда.

Кінетична енергія при пресуванні вибухом

(5.15)

де q – питома теплота вибуху, ккал/кг;

- маса вибухової речовини, кг;

- коефіцієнт використання енергії вибуху. Зазвичай . Для відкритого вибуху

Залежність щільності від імпульсу при гідродинамічному пресуванні вісесиметричних виробів становить

(5.16)

де- час дії тиску;

- імпульс навантаження, І,

- середня хвильова швидкість.

Тиск порохових газів на рідке середовище може бути визначений за формулою Нобеля-Абеля:

(5.17)

де F- сила пороху, кг дм/кг;

- густина заряджання (відношення маси пороху до об'єму камери згорання), кг/дм3;

- величина, що враховує частку об'єму, займаного молекулами продуктів згорання пороху в камері згорання, дм3/кг.

У загальному випадку розрахунок енергосилових параметрів гідродинамічного пресування можна проводити спільним розв'язанням рівнянь числовими методами із залученням ЕОМ. При цьому основними рівняннями, що визначають параметри процесу, є:

рівняння густини заряджання – ;

рівняння стану порохових газів – ;

закон збереження маси – ;

закон швидкості горіння пороху – ;

закон збереження енергії – ;

рівняння руху поршня – ;

рівняння стисливості води – ;

і порошку – ,

де р – тиск;

V – об'єм;

- швидкість, поверхня горіння, маса і щільність пороху відповідно;

- відповідно маса, теплоємність і температура порохових газів;

М і X – відповідно маса і переміщення поршня;

- час;

- площа поршня відповідно з боку камери згорання і робочої камери;

- сталі; 0, 1, 2, 3 – індекси, які позначають параметри: початкові – 0, що відносяться до камери згорання -1, робочої камери – 2 і порошку – 3.

Результати підрахунків зображуються у вигляді тимчасових залежностей (рис. 103).

Енергетичні та технологічні параметри для випадку гідродинамічного пресування, яке належить до ДІП. коли енергія вибуху ВР передається ущільнюваному порошку, в ланцюжку: вибух ВР – удар снаряду по поршню – передача імпульсу тиску рідині – передача імпульсу тиску порошку, пов'язані між собою таким чином.

Зміна параметрів гідродинамічного пресування в часі

Рисунок 103 – Зміна параметрів гідродинамічного пресування в часі

Питома робота А„ стиснення системи порошкове тіло- рідина може бути визначена за формулою

(5.18)

де- питома робота, яка витрачається на стиснення

порошку і рідини відповідно;

- поточне і кінцеве зведене переміщення поршня пристрою за рахунок стиснення порошку і рідини відповідно.

Своєю чергою питома робота, яка витрачається на стиснення порошку, може бути визначена за формулами:

(5.19)

де- тиск витікання максимально зміцненого матеріалу частинок порошку:

- початковий відносний об'єм пресовки;

- початковий об'єм порошкового тіла;

F- площа поршня установки;

- початкова та поточна відносна щільність пресовки;

п – показник, який за великих швидкостей дорівнює 3;

(5.20)

де- швидкість розповсюдження звуку в рідкому середовищі при атмосферному тиску;

- маса рідини в робочій камері установки;

- початковий об'єм рідини в робочій камері;

т – показник, який для води змінюється у межах;

к – коефіцієнт, який залежить від властивостей порошку та рідини.

При імпульсному ущільненні порошку за допомогою рідини високого тиску за наведеною вище схемою енергія снаряда, ударника і поршня переходить у потенційну енергію стиснення системи рідина-порошок”. Цю частину кінетичної енергії можна визначити за допомогою рівняння

(5.21)

де М- зведена маса рухомих частин установки;

- коефіцієнт, який враховує втрати енергії на пружну деформацію установки, теплові втрати, втрати на вібрацію та інше;

- швидкість прикладання навантаження.

Розв'язуючи одночасно рівняння (5.18)-(5.2 1). можна визначити необхідну масу ударника та його масу для отримання пресовки із заданими властивостями.

 
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