И. Д. Радомысельский
Е. Л. Печентковский
Г. Г. Сердюк
ПРЕСС-ФОРМЫ
ДЛЯ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
*** 1970 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Формование представляет собой процесс получения из порошка изделия (заготовки) определенной формы и размеров, обладающего такой прочностью, чтобы его можно было извлечь из формующей полости и подвергнуть дальнейшей обработке.
При формовании металлокерамического тела из сыпучих порошков требуются значительные затраты энергии (давление, температура), расходуемой на уплотнение брикета в результате деформации частиц, трение частиц порошка между собой и о стенки формующей полости, снятие поверхностных напряжений в частицах, возникающих при деформации, и т. д. Процесс формования металлокерамического тела можно охарактеризовать величиной давления или давления и температуры. В первом случае, при холодном формовании, процесс протекает при изменении двух параметров: давления и времени; во втором, при горячем формовании,— трех параметров: давления, температуры и времени. Чем меньше эти величины (при одном и том же формуемом материале), тем экономичнее процесс с энергетической точки зрения. Однако нельзя рассматривать холодное формование как частный случай горячего, проводимого при постоянной температуре (равной, например, 20° С). Холодное формование, хотя и производится при температуре, ниже температуры рекристаллизации компонентов, обязательно требует впоследствии спекания спрессованного брикета или отжига для снятия внутренних напряжений. В некоторых случаях формование протекает без приложения внешнего давления. При этом, если формование холодное, в шихту добавляются специальные связующие вещества, и полученное изделие затем обязательно подвергается спеканию (шликерное Если формование горячее, то спекание происходит либо в форме, либо в оболочке, с помощью которых изделию придается соотве -ствующая конфигурация (формование свободной засыпкой). Способы формования можно разделить на два вида: прерывистое и непрерывное. Прерывистым называется такое формование, при котором количество циклов подачи шихты в полость пресс-формы соответствует количеству циклов формования, изготовляемые изделия ограничены в трех измерениях. В процессе прерывистого формования нарушается связь между очередной порцией шихты и готовым изделием. При непрерывном формовании периодическая или непрерывная подача шихты осуществляется независимо от количества циклов прессования. Между уплотненной частью изделия и неуплотненной шихтой существует постоянный переход. Изделия при этом ограничены в двух измерениях (ширина и высота) и практически не ограничены в третьем. В процессе формования заготовка может изменять размеры в плоскости, перпендикулярной направлению прилагаемого давления (5 Ф const), или сохранять их неизменными (5 = const). Формование производится в вакууме и при атмосферном давлении. Горячее формование может производиться в защитной среде или вакуумированных оболочках. На рис. 1 представлена примерная схема различных технологических вариантов формования металлокерамических изделий. Формование можно производить в закрытой или открытой пресс-форме, в оболочке, в открытой форме, в валках. Закрытой пресс-формой называется инструмент для формования изделий, из порошка с приложением давления, имеющий замкнутую со всех сторон формующую полость. В открытой пресс-форме формующая полость имеет сообщение с окружающей средой. При некоторых видах формования в оболочке (изостатическое прессование) изделие принимает ее конфигурацию. Порошок при этом воспринимает давление рабочего тела или усилие магнитного поля (при электромагнитном формовании), передаваемые оболочкой. При прокатке оболочка играет вспомогательную роль, предохраняя порошок от окисления на воздухе и принимая вместе с порошком ту форму, которую сообщают изделию формующие элементы. Рассматриваемая примерная схема технологических вариантов формования в металлокерамическом производстве (рис. 1) ляет достаточно четко разграничить их, хотя многие имеют менты, очень сходные друг с другом. Безусловно, схема не охватывает абсолютно все варианты формования металлокерамических изделий. В ней нашли отражение в основном только методы получения этих изделий непосредственно из порошков. ПРЕРЫВИСТОЕ ХОЛОДНОЕ ФОРМОВАНИЕ К этому способу относятся прессование в закрытых пресс-формах, в закрытых пресс-формах с приложением вибрации, пакетное и изостатическое (формование в оболочках) прессование и такие виды формования, как центробежное, электростатическое, которые осуществляются в открытых пресс-формах. Некоторые авторы относят холодное изостатическое прессование к формованию с постоянным давлением, однако это не соответствует ходу технологического процесса. Степень уплотнения порошка зависит, в первую очередь, от величины прилагаемого давления, и уплотнение порошка начинается с момента приложения давления, продолжаясь при непрерывном его повышении. При достижении максимального давления практически достигается максимальная плотность изделия, а выдержка при максимальном давлении особого влияния на повышение плотности не имеет. Такая выдержка под давлением может применяться и в других видах формования, например при холодном прессовании в закрытых пресс-формах. Прессование в закрытых пресс-формах Наиболее распространенным способом формообразования металлокерамических изделий является холодное прессование в закрытых пресс-формах. Этот технологический вариант формованияизде-лий из порошков представляет собой прерывистый процесс формообразования, при котором площадь проекции формуемого изделия на плоскость, перпендикулярную направлению приложенного ус -лия прессования, остается неизменной, и давление непрерыв возрастает до заданной максимальной величины. Процесс прессования в закрытых пресс-формах протекает по следующим трем основным стадиям: 1) увеличение плотности за счет перемещения частиц порошка относительно друг друга (заполнение пустот, разрушение арочных мостиков, образовавшихся при заполнении, и т. д.); 2) деформация частиц порошка и увеличение металлического контакта между ними за счет разрушения пленки окислов на поверхности частиц (резче проявляются силы трения частиц порошка о стенки формующей полости 3) деформация отдельных зон внутри частиц, их у Р (наклеп), что требует больших усилий для дальнейшего деформирования и резко замедляет процесс уплотнения. Рис. 2. График зависимости плотности прессовки из восстановленного железного порошка от давления прессования. |
