Внешнее трение прессуемого порошка о стенки пресс-формы определяет усилие выпрес-совки {выталкивания) изделия после формования, называемое давлением выпрессовки или выталкивания. Давление выталкивания принимают равным 0,2 - 0,35 давления прессования, и оно тел больше, чем выше прессуемое изделие и меньше площадь его поперечного сечения.

Давление выпрессовки всегда меньше бокового давления, так как после снятия нагрузки наблюдается упругое расширение прессовки в направлении прессования в результате действия внутренних напряжений, возникающих в процессе уплотнения порошка.

Явление увеличения размера прессовки при снятии давления прессования, а также при ее выпрессовке из формующей полости пресс-формы называют упругим последействием. Его величина зависит от характеристик прессуемого порошка, давления прессования, смазки, упругих свойств матрицы (ее жесткости) и т.д. Эффект упругого последействия по высоте прессовки на 5 - 6 % больше, чем в поперечном напраалении. При давлениях прессования 500 - 700 МПа радиальное расширение из порошков большинства металлов составляет 1,5 - 2,5 %, поэтому после выпрес-совывания изделие не проваливается в формующую полость матрицы при использовании третьего варианта двустороннего прессования (см. рис. 5.4).

Основным недостатком холодного прессования в закрьпых пресс-формах является необходимость приложения больших давлений, а также износ и задиры стенок матрицы, пуансонов и стержней.

Применеш1е вибрации при прессовании

позволяет снизить прилагаемое давление на порядок и более. Для этой цели используют механические вибраторы (частота колебаний 230 - 250 Гц, амплитуда 0,03 - 0,05 мм). Вибратор или булаву, соединенную с приводом

через гибкий вал, устанавливают под пресс-формой на пружинах (рис. 5.7). Время вибрационного прессования для смесей порошков составляет, с: из твердых сплавов 4 - 10; из жаропрочных соединений 5 - 15; из меди 10 - 60. Плотность получаемых прессовок может достигать 90 % теоретического значения.

Основной недостаток этого метода заключается в расслоении порошков компонентов шихты при вибрации в пресс-форме. В верхней части прессовок из поликомпонентной шихты концентрация компонента, материал которого имеет низкую плотность, значительно больше, чем его среднее содержание. Кроме этого, при прессовании с уплотнением усложняется конструкция прессующего блока.

Метод пакетного прессования (рис. 5.8) применяют с целью предотвращения разрушения прессовок малой высоты и большого сечения при их выпрессовывании матрицы.

Рнс. 5.7. Схема вибрационного прессования:

1 - плиты; 2 - верхний пуансон; 3 - матрица; 4 - прессовка; 5 - нижний пуансон; 6 - опорная шшта; 7 - вибратор; 8 - пружины

Рис. 5.8. Схема пакетного прессования шайб:

а - загрузка порошка и установка прокладок; б - одно- или двустороннее прессование; в - выпрессовка пакета

После загрузки порошковой шихты в пресс-форму устанавливают стальную (промежуточную) прокладку, опускают нижний пуансон, загружают еще одну порцию шихты, устанавливают другую прокладку и т.д. После этого проводят прессование (одно- или двустороннее) и нижним пуансоном выпрессовывают полученный пакет. Прокладки используют повторно. Метод применяют при производстве фрикционных дисков толщиной 0,4 - 1,5 мм; разница в плотности отдельных участков изделия, как правило, не превьппает 1 - 3 %. Метод пакетного прессования целесообразно применять для получения тонких порошковых изделий различной сложности: типа шайб, дисков, пластин и др.

Изостатическое прессование - один из эффективных способов получения крупногабаритных изделий требуемого качества, заключающийся в формовании порошков в эластичной оболочке под действием всестороннего сжатия. Изостатическое прессование проводят в гидро- и газостатах.

Сущность гидростатического прессования состоит в том, что порошковую шихту засьшают в эластичную оболочку (как правило, резиновую толщиной 0,1 - 0,15 мм) и помещают в рабочую камеру гидростата. Камеру закрывают крьпп-

Рис. 5.9. Схема гидростатяческого прессования полых Щ1линдрических заготовок:

1 - труба высокого давления; 2 - крышка камеры; 3 - затвор; 4 - уплотнительная прокладка; 5 - корпус камеры прессования; 6 - сердечник (стержень); 7- порошок; 8- эластичная оболочка; 9 - фиксатор сердечника

кой (затвором) специальной конструкции для обеспечения герметичности. В камере создают требуемое давление, подавая жидкость насосом. По сравнению с прессованием в закрытых пресс-формах в гидростатах трение частиц порошка о стенки оболочки очень мало, что позволяет получить прессовки достаточно однородной плотности.

При прессовании трубчатых изделий и заготовок (рис. 5.9) внутрь порошка помещают сплошной или полый сердечник, центрируемый сверху и снизу. После прессования гильзу извлекают из камеры, снимают центрирующие колпаки и вьшимают спрессованное полое изделие.

При гидростатическом прессовании воздух и газы не имеют выхода из герметично закрытой оболочки, поэтому необходимо применять различные устройства для дегазации уплотняемого порошка.

Гидростатическим прессованием получают порошковые заготовки цилиндрической и шаровидной формы, а также трубы, штабики и другие изделия различной сложности и массы (до нескольких сотен килограммов). Особенно эффективны гидростаты при производстве заготовок из порошков с плохой формуе-мостью и прессуемостью.

Другим вариантом формования при всестороннем обжатии является изостатическое прессование под действием газа (гелия, аргона и др.), которое назьшают газостатическим. Прессование порошков в изостатах проводят, в основном, в металлических оболочках и в контейнерах из стекла при горячем их уплотнении.

Горячее прессование порошков в закрытых пресс-формах и газостатах проводят при одновременном приложении давления и нагреве порошковой шихты в формах или в оболочках. По сравнению с холодным прессованием давление горячего прессования снижается почти на порядок. В большинстве случаев оно ограничивается только прочностью материала пресс-формы.

Схемы горячего прессования порошков принципиально не отличаются от выше приведенных, но конструкция пресс-блоков зависит от способов нагрева и приложения давления. Используют следующие методы электронагрева порошков (рис. 5.10):

прямой нагрев токопроводящей пресс-формы пропусканием тока непосредственно через пресс-фюрму или порошковую шихту;

косвенный нагрев пресс-формы, помещенной внутри электрического нагревателя;

прямой индуктщонный нагрев токопроводящей пресс-формы;

индукционный нагрев токопроводящей трубы, внутри которой помещена пресс-форма из нетокопроводящего материала;

Рис. 5.10. Схемы горячего прессомшия порошков при различных способах нагрева:

а - косвенный нагрев сопротивлением; б - прямой нагрев сопротивлением; в - индукционный нагрев; 1 - верхний токопроводящий пуансон; 2 - матрица; 3 - порошок; 4 - нижний токопроводящий пуансон; J - трансформатор; 6 - нагреватель; 7- ицдуктор; 8- высокочастотная установка

прямой нагрев порошка внутри нетоко-проводящей матрицы.

В большинстве случаев горячее статическое прессование проводят при температуре 1200 - 1450 °С в графитовых пресс-формах, имеющих хорошую электропроводность, низкую плотность, высокие термостойкость и прочность при сжатии в пределах 35 - 70 МПа. Ограниченная прочность графита не позволяет проводить процесс прессования при давлениях больше 30 -40 МПа. Кроме того, графит реагирует с оксидами (восстанавш1вает их), переходными металлами и их нитридами и силицидами. Реже, чем графит, для изготовления пресс-форм (матриц и пуансонов) используют жаропрочные сплавы (особенно на основе молибдена), позволяющие прилагать достаточно высокие давления при температурах 1100 - 1300 °С (схемы пресс-форм из этих токопроводящих материалов см. на рис. 5.10, а и в). Если применяют пресс-формы из оксидов алюминия, карбида кремния, боридов и карбидов переходных металлов, то реализуют схемы приведенные на рис. 5.10, б и е. В этих случаях индукционный нагрев осуществляется в результате возбуждения вихревых токов в токопрово-дящей матрице и в самих порошках.

Горячее изо статичес к ое прессование порошков в основном проводят в газостатах. Поскольку в качестве среды, передающей давление, используют газ, порошок или пористая заготовка должны быть помещены в герметически закрытый контейнер, изготовленный из достаточно пластичного при температурах прессования материала. Кроме этого, материал для контейнеров не должен реагировать с материалом порошков, с газами и футеровкой печи, но необходимо, чтобы он легко отделялся от сформированного изделия.

При изготовлении методом газостатического горячего прессования заготовок из порошков различных сталей, жаропрочных сплавов на никелевой основе, твердых сплавов, псевдосплавов на основе соединений урана в качестве материала для контейнера можно использовать малоуглеродистые или коррози-онностойкие стали. Для прессования редких и тугоплавких металлов часто применяют контейнеры из стекла, температура размягчения которого соответствует температуре изостатического формования.

Готовые контейнеры после откачки из них воздуха заполняют дегазированным по-