Формование изделий из порошков 1

Г -

с приложением вавления

Прерывистое

\XojiodHoe I I Горячее

В закрытой М пресс-форме

закрытой пресс-форме LJ с приложением виврадии

Пакетное

Изостати ческое в газо а гидростатах

Пневмонехани -ческое

Злектромаг-нитное

Злектрогидро-ванамическое

Взрывом

\Непрерывное

Прокатка

Мудштичное прессование (экструзия)

Прессование скошенным пуансоном

Вез приложения давления

Свободная засыпка и спекание б форме

Виврационнов уплотнение

Шликерное литье

Центробежное формование

Злектроимпульс\ ное спекание насыпанных порошков

Рис. 5.1. Способы формования заготовок из порошков

ПРЕРЫВИСТОЕ ФОРМОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ В ЗАКРЫТЫХ ПРЕСС-ФОРМАХ С ПРИЛОЖЕНИЕМ ВНЕПШИХ СИП

Холодное прессование в закрытых пресс-формах с передачей давления одним или несколькими пуансонами (верхним или нижним) - наиболее распространенный способ получения порошковых изделий. Это прерывистый процесс, при котором площадь проекций формуемого изделия на плоскость, перпендикулярную направлению приложения силы прессования, остается постоянной, а давление непрерывно возрастает до заданной максимальной величины. В процессе прессования порошковая шихта, находящаяся в полости пресс-формы, стремится к растеканию в стороны, но удерживается боковыми стенками матрицы. Давление в процессе уплотнения порошка не только возрастает во времени, но и распределяется по объему заготовки неравномерно. Часть нагрузки расходуется на преодоление трения частиц порошка о стенки пресс-формы и трения между частицами, что препятствует выравниванию напряжений и плотности.

Объем изделия при прессовании изменяется в результате смещения отдельных частиц (структурная деформация), заполняющих пустоты между другими частицами, и деформации материала частиц (пластичные метал-

лы). При прессовании материалов, состоящих из 1фупных частиц, деформахщя проявляется в разрушении и добавлении самих частиц и выступов на их поверхности. Наиболее интенсивное уплотнение происходит на первой стадии процесса, связанного с перераспределением частиц и их более плотной упаковкой в результате поворота и перемещения частиц. В случае их максимально плотной упаковки частицы порошка оказывают определенное сопротивление сжатию, давление возрастает, начинается пластическое деформирование приконтактных участков. В ходе деформации частиц порошка контактная поверхность увеличивается и сглаживается, разрушается оксидная пленка в зоне контакта и протекает механическое сцепление между нцми. Пластическая деформация охватывает большую часть объема частиц, смещение контактов фактически прекращается, они фиксируются, происходит холодная сварка (сращивание частиц). Частицы, возможность деформации которых исчерпана, разрушаются, а при давлениях, превышающих предельные значения, трещины распространяются по объему частиц и по межчастичным контактам, и происходит разрушение прессовок (операхщя перепрессовки).

В теории прессования металлических порошков при выводе уравнения прессования, связывающего давление р и плотность, су-

ществуют различные подходы. Наиболее простые уравнения [4], частично удовлетворяющие нуждам практики, предложены: Ю. М. Бальшиным -

\gp=-m\gQ-\gp; (5.1)

К. П. Конопицким -

p=A-B\gn, (5.2)

в которых т, А и в - константы, учитывающие природу прессуемого материала; 0 -относительная плотность прессовки;

е = 7 =мон/ .

/Умон / (пор+мон)

Упр Умон плотность соответственно прессовки и беспористого. (монолитного) изделия; KjoH и пор - объемы соответственно

монолитного и пористого материалов; П -пористость;

ор * мон

= 1£=1 0.

(5.3)

здесь

Часто для определения необходимых давлений прессования используют экспериментальные результаты. На плотность прессования изделий влияет схема прессования и конфигурация изделия.

Одностороннее пресс ова-н и е применяют при изготовлении изделий простой конфигурации типа пластин и дисков с небольшим отношением высоты h к поперечному размеру d: Л / = 1, а также типа

гладких втулок с отношением высоты к минимальному значению толщины стенки

h/s<3 (рис 5.2).

Рис. 5.2. Схема одиостороннего прессования цельных (/) н полых ( ) изделий:

а - загрузка порошковой шихты; б - прессование; в - вьшрессонывание брикетов; 1 - верхний пуансон; 2 - загрузочный бункер; 3 - матрица; 4 - нижний пуансон; 5 - упор; 6 - игла-стержень; 7- прессовка (брикет); Д - сила вытагасивания

Рнс. 5.3. Схемы двустороннего прессования с неподвижной матрицей (/) и подвижными ( ) верхним пуансоном и матрицей:

а - загрузка порошковой шихты; б - npcccoBaraie; в - выпрсссовка изделий; 1 - верхний пуансон; 2 - матрица; 3 - порошковая шихта; 4 - нижняя опора; 5 - нижний пуансон; 6 - прессовка; 7 - игла; 8 - верхняя опора; 9 - упругий элемент

В некоторых случаях тонкостенные изделия и детагш с резьбами, боковыми поясками также можно получать односторонним прессованием в закрытых пресс-формах, прикладывая давление с нескольких сторон или радиально расположенным пуансоном. Распределение тшотности по объему прессовки при одностороннем прессовании неоднородно. В горизонтальном направлении в верхнем слое под прессующим пуанроном плотность нарастает от центра к периферии, а в нижнем слое наоборот - от периферии к центру. Средняя плотность изделий снижается от верхней части к нижней. Наибольшее уплотнение проявляется на краях заготовки под верхним пуансоном; минимальное - по краю нижней поверхности изделий. Хорошо угшотняется порошок и в средней части прессовки на некотором расстоянии от его верхней кромки.

При двустороннем прессовании, когда давление к порошковой шихте прикладывается одновременно сверху и снизу, более плотными оказываются верхняя и

нижняя части прессовки, в середине сохраняется зона пониженной плотности.

Двустороннее прессование обычно применяют для изделий с отношением высоты к диаметру в пределах 1 < Л / < 5 , а также деталей типа втулок при 3 < h / < 20. Такое прессование осуществляют по трем основным рхемам (рис. 5.3 и 5.4).

Первая схема (см. рис. 5.3, I) - прессование проводится двумя подвижными пуансонами при неподвижной матрице. Движение пуансонов может бьггь как одновременным, так и поочередным. Такую схему целесообразно применять при производстве изделий простой конфигурации или одноступенчатых заготовок. Выталкивание изделий во всех случаях выполняется нижним пуансоном, что не исключает появление трещин в переходных зонах ступенчатых заготовок.

Вторая схема (рис. 5.3, ) - прессование осуществляется неподвижным пуансоном (он