Рис. 5.4. Схема двустороннего прессования с **плаваинцей матрицей и подвижным ниашим наружным пуансоном:

а - загрузка порошковой шихты; б - прессование; в - стягивание матрицы с иглы; 1 - верхний пуансон; 2 - загрузочный бункер; 3 - игла-стержень; 4 - матрица; 5 - наружный нижний пуансон; 6 - внутренний нижний пуансон; 7- убирающиеся упоры; 8 - неподвижные упоры; 9 - прессовка

может служить выталкивателем) и подвижными верхним пуансоном и матрицей. Вначале перемещается верхний пуансон. По достижении определенной плотности в результате трения порошка о стенки матрищ ! пуансон с матрицей перемещаются до упора. Это обеспечивает уплотнение нижних областей прессовок. После снятия нагрузки матрица под действием упругих элементов возвращается в исходное положение, а нижний пуансон выталкивает прессовку.

По третьей схеме (см. рис. 5.4) прессование проводят при неподвижном нижнем внутреннем пуансоне, а для изделий с отверстием неподвижной остается также игла. Подвижная матрица, установленная на пружинах или гид-ро(пневмо)цилиндрах, перемещается до регулируемых упоров.

При прессовании матрица перемещается вниз и вместе с ней - наружный пуансон (см. рис. 5.4, б) до убираемых упоров. При достижении заданной плотности или размеров изделия матрица продолжает движение до неподвижных упоров. Нижний внутренний пуансон и игла при этом остаются неподвижными. По окончании прессования ползун с

верхним пуансоном поднимаются, матрица освобождается от упоров и продолжает движение вниз, вместе с ней перемещается вниз и наружный пуансон; в результате этого матрица и пуансон стягиваются с прессовки. Игла перемещается вниз, прессовка освобождается и сталкивается с матрищ !. Матрица, наружный пуансон и игла возвращаются в исходное положение вместе с плитами, на которых они фиксированы.

Каждый из указанных способов двустороннего прессования имеет свои преимущества и недостатки. Выбор их определяется формой и размерами изделий, техническими характеристиками прессового оборудования, объемом производства, прессуемостью И фор-муемостью порошков и т.д.

Получение многослойных изделий. Одно из преимуществ методов ПМ заключается в возможности получения двух- и многослойных изделий (некоторые виды подшипников скольжения, биметаллические пластины, цель-нопрессованные магнитные схемы, коллекторные пластины, элекгроконтакты и т.д.). Очень часто для этого используют прессование в закрытых пресс-формах. В зависимости от

Рис. 5.5. Схемы формования двухслойных и многослойных изделий:

7 и 2 - порошковые шихты разных составов; 3 - перегородка; 4 - матрица; 5 - подвижный упор матрицы; 6 - нижний пуансон; 7 - игла; 8 - верхний пуансон; 9 - прессовка

расположения слоев относительно направления прессования используют разш{чные схемы формования.

При прессовании изделий с вертикальным шш ступенчатым расположением слоев легче всего реализовать четыре схемы (рис. 5.5).

Перегородки, предназначецные для раздельной засыпки порошков шихты соответствующих сплавов (см. рис. 5.5, /), целесообразно использовать в экспериментальных работах и при получении небольших партий изделий, так как процесс установки и удаления перегородок вызывает усложнения при механиза]ции и автоматизации процесса.

Вторую схему и ее разновидности применяют, когда необходимо исключить перемешивание шихты разного состава в переходной зоне. Сущность технологии заключается в загрузке порошка одного состава (см. рис. 5.5,

, fl), его предварительном уплотнении пуансоном, не заходящим в матрицу (б), удалении инструмента и загрузке порошка другого состава (в), совместном прессовании до требуемой плотности или размеров (ё). Выпрессовка цельнопрессованных изделий проводится (как и по первой схеме) нижним пуансоном.

На существующем прессовом оборудовании наиболее легко реализовать процесс получения двухслойных изделий в автоматическом режиме по третьей схеме (см. рис. 5.5, III). Для этого используют двухкамерный загрузочный бункер, из которого в момент, когда нижний пуансон перемещается вниз, одновременно поступают в матрицу порошки разного состава (см. рис. 5.5, /, б). В процессе прессования верхним пуансоном в пресс-фюрме с плавающей матрицей порошки слоев не перемешиваются. После формования прессовка из полости матрицы выталкивается нижним пуансоном, и цикл повторяется.

Четвертая схема отличается от второй тем, что после загрузки порошка одного состава игла перемещается вниз и одновременно освободившееся пространство заполняется порошком другого состава (см. рис. 5.5, /F, б).

При прессовании изделий с горизонтальным расположением слоев порошок поочередно засыпается в полость матрицы из двух или более бункеров. Из первого бункера засыпается нижний слой порошка, нижний пуансон опускается на заданную величину, загружается порошок следующего состава, нижний пуансон снова опускается и таким образом загружаются порошки всех слоев (рис. 5.6). Далее порошки прессуются И изделие выталкивается из матрицы нижним пуансоном.

Для уменьшения габаритов матрицы и исключения перемешивания порошков в переходных зонах после загрузки каждого слоя шихты можно проводить незначительное поэтапное уплотнение промежуточным пуансоном (см. рис. 5.6, е),

В некоторых случаях двухслойные и многослойные изделия получают пооперационным прессованием. Вначале в одной пресс-форме подготовляют сердечник (один из элементов многослойных изделий), затем его вставляют во вторую пресс-форму, где вокруг спрессованного элемента или вовнутрь его засыпают порошок. Затем вся система прессуется.

При производстве длинномерных порошковых издел ийв закрытых пресс-формах можно использовать схемы прессования в установках трехосного нагружения [7]. Одной из основных причин неоднородной плотности прессовок по объему является трение частиц стенки инструмента (внешнее трение). Поэтому меры, снижающие трение (смазывание стенок матрицы, пуансонов и игл, введение смазки в порошок и др.), способствуют повышению плотности и уменьшению ее неоднородности по объему изделия.

Доля затрат усилия прессования Р на преодоление внешнего трения пропорциональна высоте прессовки и обратно пропорциональна его диаметру:

ехр (-4/5/1/t/).

(5.4)

где Р/, - потеря силы по высоте h изделия; / - коэффициент трения частиц порошка о стенки пресс-формы; - коэффициент боко-

вого давления;

коэффициент Пуассона; - боковое давление).

Произведение 4/4 является постоянной величиной для данной площади поперечного сечения прессовки и практически не зависит от усилия прессования.

Рис. 5.6. Схемы получения трех- (/) и двуслойных ( ) порошковых изделий с горизонтальным расположением слоев без подпрессовки (/) и с предварительной подпрессовкой ( ) каждого слоя:

а - в, diA ж - подслойная загрузка порошковой шихты разного состава; е - подпрессовка первого слоя; г и з - прессование