рошком, заваривают, нагревают отдельно или в самой камере прессования горячим газом, пропускаемьвс через нагреватели.

Предварительное виброушютнение порошковой заготовки (особенно сферической формы) в контейнере обеспечивает более равномерную плотность спрессованного изделия. Во избежание коробления контейнера и заготовки вместе с ним, порошки, состоящие из частиц неправильной формы или имеющие высокую дисперсность, подвергают предварительному холодному прессованию до относительной плотности не менее 65 - 70 %.

Метод изостатического горячего прессования в газостатах в основном применяют для получения крупных заготовок из плохопрес-суемых порошков и порошков активных металлов, сплавов и соединений.

Высокоскоростное (динамическое) прессование имеет некоторые преимущества перед статическим. При увеличении скорости деформирования коэффициент внешнего трения уменьшается во много раз, соответственно достигается более однородное распределение

Рнс. 5.п. Схема поре

ой установ

для динамического ударного пссовання:

/ - ударно-взрывной механизм; 2 - пороховой заряд; 3 - боек; 4 - ствол; 5 - корпус установки; 6 - пуансон; 7- обойма матрицы; 8 - порошок; 9 - матрица; 10 - вставка; - плита

плотности в прессовках. Создание чрезвьиай-но высоких давлений в межчастичных контактах при высокоскоростном формовании также позволяет получать материалы с хорошей плотностью и обеспечивает минимальную усадку после спекания. Кроме этого, в межчастичных контактах локализуется достаточное для снятия наклепа количество теплоты, что повышает формуемость порошков и прочность заготовок.

Ударное прессование может быть одно-или двусторонним, и схемы процесса принципиально не отличаются от схем холодного статического прессования.

В зависимости от источника энергии, обеспечивающего высокую скорость приложения давления, различают взрьшное, электромагнитное, электрогидравлическое и пневмомеханическое формование.

Прессование взрывом осуществляется при различных вариантах создания нагрузки на порошок, т.е. при нагружении пуансона летящим снарядом, при непосредственном воздействии ударной волны на пуансон, передаче давления через жидкую среду и др. Во всех случаях энергия удара (давление на пуансон) зависит от массы взрьшчатого вещества или порохового заряда и конструкции установки. В установках с пороховым зарядом (рис. 5.11) ударный механизм накалывает капсюль, который воспламеняет заряд, что создает в рабочей полости давление ( 0,5 -1- 2 ГПа) и ускоряет боек (снаряд) до скорости 10 - 100 м/с.

Электрогидравлическое формование заключается в использовании эффекта превращения в жидкой среде электрической энергии в механическую разрядом конденсатора через зазор между двумя электродами (рис. 5.12). Разряд в виде электрической дуги вызьшает быстрое испарение

Рнс. 5.12. Схема электрогидравлического прессования порошковой полой заготовки:

1 - разрядное устройство; 2 - электрод; 3 - изолятор;

4 - крышка; 5 - корпус камеры прессования; 6 - порошок в оболочке; 7- разрядная проволока

жидкости, образование газового жхуга и появление ударных волн. В результате возникает давление, которое используют для прессования порошков, помещенных в эластичную оболочку шш изолированных от жидкости другими способами. В некоторых случаях разряд конденсатора осуществляется через проволоку, что позволяет предопределить путь электрического разряда по направлению к фЬрме. Кроме этого, разряд через проволоку более эффективен и дает возможность снижать рабочее напряжение с 10 - 30 (без проволоки) до 3 - 5 кВ.

Электромагнитное формование. Для получения магнитных импульсов применяют плоские, спиральные, соленоидные и другие индукторы. При прохождении большего тока через индуктор между ним и прессуемым изделием создается магнитное поле высокой интенсивности. Наведенные вихревые токи в порошковом теле ограничивают электромагнитное поле на его внешней поверхности. Взаимодействие магнитного поля и наведенных токов создает силы, прижимающие порошковое тело к матрице.

Эффективность магнитоимпульсного формования зависит от удельного электросопротивления пористого тела. Хорошие результаты получают при формовании заготовок из порошков золота, серебра, меди, алюминия и железа. Большое значение при этом имеет расстояние между индуктором й порошком (наиболее эффективно расстояние 1 мм). Метод чаще всего применяют для получения труб и других заготовок из порошков молибдена, вольфрама и их смесей с различными соединениями.

Пневмомеханическое форм о в а й и е осуществляется в результате использования энергии, вьщеляющейся при адиабатическом расширении сильно сжатого газа. Порошковую шихту помещают между двумя пуансонами, по которым ударяют бойки, получающие ускорение благодаря расширению газа, поддаваемого из ресивера в пневмокаме-ру. Пористость заготовки может быть больше, чем у заготовки, полученной статическим прессованием при эквивалентных давлениях, поскольку с увеличением скорости деформирования возрастают затраты энергии на упрочнение материала.

Высокоскоростные методы можно применять также при горячем прессовании порошков. Но на практике из технологических соображений в основном используют при горячем динамическом прессовании предварительно сформированные пористые заготовки, а при горячем формовании порошков - прессование с выдержкой под нагрузкой.

МЕТОДЫ НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ

Формование в валках (прокатка), в открытой пресс-форме, мундштучное прессование (или экструзия) и скошенным пуансоном условно можно считать непрерывными методами получения порошковых заготовок и полуфабрикатов. Эти процессы осуществляют при холодном и горячем состоянии порошкового материала.

Прокатка порошка. Методы прокатки порошков различаются, в основном, по направлению истечения или подачи порошковой шихты. Чаще всего используют две схемы -вертикальную (см. рис. 5.13, йг и ) со свободным поступлением порошка в зазор между валками (гравитахщон-ная подача) и горизонтальную (см. рис. 5.13, и г) с принудительной (или свободной) подачей порошка.

При прокатке порошок подают в зазор между валками из бункера. При получении биметаллических изделий его подают из двух и более бункеров (см. рис. 5.13, в).

В отличие от компактного металла при прокатке порошков различают две зоны [4, 10]. Во внешней зоне порошки пластически не деформируются, происходит их структурная деформация и частичное удаление воздуха. Поведение порошка в этой зоне определяется, прежде всего, его текучестью, и чем она вьппе, тем выше скорость прокатки и однороднее плотность по объему изделия. Во внутренней

зоне, характеризуемой углом прессования ад ,

материал порошка интенсивно деформируется, формируются межчастичные связи в результате образования механического сцепления или холодной сварки частиц.

Уплотнение порошка при прокатке вызывается силами трения, которые зависят от

коэффихщента трения / Угол прокатки , ограничивающий зону прессования порошка, равен сумме коэффициентов трения / и бокового давления

ап / +

Толщина и плотность прокатных порошковых лент определяются химическим и гранулометрическим составами порошка, формой его частиц, конструкцией бункера, давлением порошков на валки, состоянием поверхности валков и скоростью их вращения, направлением прокатки и другими факторами. Учесть все эти факторы и вывести обобщенные формулы для определения плотности и предельной толщины ленты крайне сложно. Толщину ленты приблизительно можно определить по формуле

Рис. 5.13. Схемы прокатки порошковой ленты:

а - однослойной с вертикальной подачей порошка; и - углы соответственно прессования и захвата

порошка валками; б - двуслойной с горизонгальной подачей порошка на металлической фольге; в - биметаллической с вертикальной подачей порошка; г - однослойной с принудительной горизош-альной подачей порошка; 1 - бункер; 2 - порошковая шихта; 3 - валок; 4 - порошковая ленга; 5 - перегородка в бункере; 6 - фольга; 7 - шнек

Лл =

(5,5)

где Ул требуемая плотность ленты; Ун

насыпная плотность порошка; R - радиус валков; л - коэффициент вьггяжки, равный отношению скорости выхода ленты к скорости подачи порошка.

Если же толщина ленты задана, то ее плотность можно определить по формуле

(5.6)

л у

При прокатке порошка меди на хорошо отполированных валках можно получить ленту толщиной 0,35 мм, а на валках, только опес-коструенных, - лишь 0,70 мм. Относительная плотность ленты составляет 0,83 - 0,87.

На процесс прокатки существенно влияет текучесть (сыпучесть) порошков. Эта характеристика определяет и скорость прокатки, так как с повышением скорости сокращается время воздействия нагрузки, и соответственно, снижается плотность ленты, а также появляет-

ся необходимость принудительной подачи порошка в зону прокатки. Для большинства порошков пластичных металлов скорость прокатки составляет в среднем 1,0 - 3,0 м/мин.

Горячая прокатка относится к перспективным методам, так как позволяет достигать высокой плотности и получать материал с мелкозернистой структурой и улучшенными физико-механическими и технологическими характеристиками. Однако при этом возникают трудности при нагреве порошков.

Мундштучное прессование (экструзию порошков) применяют для получения порошковых прутков, труб и других больших по длине заготовок. Особенно эффективен этот метод при получении заготовок из труднопрессуемых порошков. В этих случаях в порошки добавляют пластификаторы (крахмал, парафин, декстрин) и выдавливают через отверстие в матрице (рис. 5.14). При одинаковой степени обжатия давление прессования смеси будет минимальным в том случае, когда угол образующей канала - 90°. В работе [7] даны рекомендации, как уменьшать застойные зоны в очаге деформации и снижать давление выдавливанием при криволинейной поверхности матрицы. Степень обжатия смеси должна быть не менее 90 %, а скорость вьщавливания порошка через отверстие матрищл - не более