ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.02.2019
Просмотров: 1431
Скачиваний: 6
Изостатическим называют прессование в эластичной оболочке под действием всестороннего сжатия. Если сжимающее усилие создается жидкостью, прессование называют гидростатическим, а если газом – газостатическим.
Газостатическое прессование может сочетать высокое давление с повышенной температурой, что позволяет в ряде случаев совместить процесс формования и спекания.
Оно может проводиться при комнатной температуре или при повышенных температурах. Прессование при высоких температурах совмещается с процессом спекания и позволяет получать изделия практически любых материалов с относительной плотностью, близкой к теоретической.
Преимущества:
1. Повышенные свойства получаемых порошковых материалов, заготовок и изделий;
2. Возможность изменения параметров обработки (давление, температура, время), позволяющего на одном и том же оборудовании получать материалы и изделия из различных порошковых материалов, в том числе и неметаллических;
3. Отсутствие ограничений по конфигурации изготавливаемых или обрабатываемых изделий.
Недостатки:
1. Сравнительно небольшие давления формования;
2. Большая длительность рабочего цикла и соответственно низкая производительность всего процесса;
3. Высокие капитальные и эксплуатационные затраты из-за сложности оборудования и необходимости привлечения высококвалифицированных кадров;
4. Большая опасность газостатов с точки зрения запасаемой энергии, которая может достигать 200 МДж, что эквивалентно 50 кг тринитротолуола. В связи с этим установки газостатического формования размещают в бетонных бункерах или на больших площадях, ограниченных легкими стенами и крышами
Газ, применяемый для газостатического формования должен иметь высокую чистоту (содержание примесей порядка 10-6 %) и большую сжимаемость. Наиболее часто используют аргон, азот, реже гелий.
14. Сущность, преимущества и недостатки импульсного формования
Импульсное формование металлического порошка или порошковой формовки это формование, при котором уплотнение производится ударными волнами за время, не превышающее 1 с. Определяющий и характерный признак импульсного формования – высокие скорости приложения нагрузки (5–10 м/с и выше). Продолжительность процесса уплотнения порошка составляет от нескольких сотых до нескольких тысячных или даже стотысячных долей секунды.
Все методы характеризуется получением высоких давлений прессования, сотен тысяч атмосфер, то есть возможность получения практически компактных заготовок.
Преимуществами высокоскоростного формования порошков перед традиционными методами является возможность создания чрезвычайно высоких давлений, возможность получения больших плотностей формовки (вплоть до 100 %), возможность сращивания слоев разнородных материалов.
При высоких скоростях формования порошка теплота͵ выделяющаяся в результате деформации частиц, межчастичного и внешнего (если оно есть) трения, приводит к локальному нагреву межчастичных контактов и их свариванию.
Импульсное формование тем выгоднее, чем выше исходные плотность и твердость частиц порошка. После формования наблюдается значительное искажение кристаллической решетки уплотняемого материала (напряжения второго рода повышаются в 2–2,5 раза, плотность дислокаций увеличивается в 4–6 раз), что заметно сказывается на формировании свойств изделия при спекании.
Недостатки: низкая производительность, трудность автоматизации процессов и оборудования, сборки и разборки камер. Получение практически 100 % плотности для твердых сплавов не является большим преимуществом, так как твердые сплавы спекаются в присутствии жидкой фазы.
15. Сущность, преимущества и недостатки прокатки порошков
Прокатка порошка – это метод получения заготовок (изделий) из металлического порошка путем его обработки с использованием валков прокатного стана.
В настоящее время прокатку порошков применяют для получения заготовок конструкционных материалов (полосы, ленту и профили), а также для производства фильтров, электрохимических электродов и других пористых изделий. Прокатка порошка обеспечивает возможность получения тонких с большой поверхностью заготовок, отличающихся изотропностью свойств и равномерностью плотности. Затраты энергии на прокатку существенно меньше затрат на получение заготовой той же площади, холодным прессованием. Себестоимость тонкой ленты, прокатанной из порошка, в 2 раза ниже, чем при прокатке слитков. Это объясняется резким сокращением числа операций технологического цикла: исключаются плавка металла, отливка слитков, нагрев их и горячая прокатка. Число проходов при прокатке сокращается в 8–10 раз.
|
|
Различают четыре основных вида прокатки: вертикальную (рис. 2.27, а–в), при которой оси прокатных валков расположены в одной горизонтальной плоскости; горизонтальную (рис. 2.27, г, д), при которой оси валков расположены в одной вертикальной плоскости; наклонную (рис. 2.27, е), при которой оси валков расположены в плоскости, наклоненной под углом (обычно 30–60°) к горизонту; радиусную (рис. 2.27, ж, з), когда порошок уплотняется в зазоре между валком и внешним кольцом. Силами трения о поверхность валков, вращающихся навстречу один другому, порошок увлекается в зазор между ними и спрессовывается в полосу (ленту, пластину и т.п.) с определенной плотностью и прочностью. |
К недостаткам метода относят ограниченную толщину проката, обычно не превышающую 10 мм, и сравнительно низкую его прочность сразу после формования.
16. Какое давление обычно используют при прессовании?
Давление прессования – давление, оказываемое прессовым оборудованием на материал, находящийся в пресс-форме; очень твердые и очень мягкие частицы прессуются при низких давлениях.
При прессовании различных материалов величина давления, необходимого для достижения определенной плотности прессовок, будет различной. Чем пластичнее материал порошка, тем при более низких давлениях начинается уплотнение порошков за счет деформации частиц.
Давление прессования составляет 200 - 1000 МПа в зависимости от требуемой плотности, размеров, формы прессуемой детали, вида прессуемого порошка и других факторов. Использование вибрационного прессования позволяет резко (в 50 - 100 раз) уменьшить потребное давление. Рабочие детали пресс-форм изготовляют из высоколегированных, инструментальных сталей и твердых сплавов.
Увеличение давления прессования приводит к увеличению исходной плотности спекаемых изделий и к уменьшению объёмной и линейной усадок. и к повышению твердости, сопротивления разрыву и сжатию, т.е. к повышению всех показателей прочности спеченных изделий. Это связано с тем, что при большей плотности материал имеет больший коэффициент вязкости или сильнее сопротивляется изменениям объёма под воздействием усилий, возникающих при спекании. Так как плотность прессовок неодинакова по высоте, то при спекании усадка в средней части прессовки больше, чем у её торцов, пористость в которых после прессования меньше. При спекании мелкозернистых порошков наблюдается выравнивание пористости как между прессовок с разной исходной плотностью, так и между местами с неоднородной плотностью у одной и той же прессовки.
-
Роль сил трения при формовании
На процессы формообразования изделий при прессовании порошков значительное влияние оказывает трение. На практике различают внешнее и межчастичное трение. Действие внешнего трения (трения частиц порошка о стенки матрицы) приводит к неравномерному распределению плотности материала по объёму прессовки, связанному с потерей усилия прессования на его преодоление.
Общее усилие Р, воздействующее на прессовку, будет равно: Р = р2πD2/4.
Так как боковая поверхность цилиндрической прессовки равна πDh, то суммарное усилие Рr, на нее составляет Рr = pб πD2/4 = ξpπDh. Потеря усилия ΔP на преодоление трения частиц порошка о стенки пресс-формы равна ΔP = f Рr = fξpπDh.
Таким образом, доля усилия прессования, которая тратится на трение порошка о стенки пресс-формы, определяется отношением ΔP/Р и составляет: ΔP/Р = fξpπDh/[p(πD2/4)] = 4fξ(h/D).
Межчастичное трение, коэффициент которого fi может в несколько раз превышать коэффициент внешнего трения, при прессовании играет существенную роль, так как на его преодоление также затрачивается работа прессования, но зато давление прессования не теряется. Межчастичное трение определяет уровень достигаемой плотности прессовки, не влияет на ее объёмное распределение, ᴛ.ᴇ. не приводит к неравноплотности прессовки.
Следствием проявления межчастичного трения следует считать затрудненность перемещения частиц порошка под прямым углом к направлению приложения прессующего усилия, в связи с чем невозможно получать высокие плотности в соответствующих зонах прессовки.
Известно, что с ростом плотности прессовки коэффициент межчастичного трения несколько уменьшается.
-
Методы улучшения прессуемости и формуемости порошков
Прессуемость в основном зависит от пластичности частиц порошка, а формуемость - от формы и состояния поверхности частиц. Чем выше насыпная масса порошка, тем хуже, в большинстве случаев, формуемость и лучше прессуемость.
Для улучшения прессуемости и грануляции порошков при смешивании в смеситель вводят пластифицирующие добавки (растворы в органических жидкостях парафина, воска, каучука и др.), которые обволакивают частицы и при прессовании создают дополнительную прочность прессовок, облегчая их трение между стенками пресс-формы и самими частицами. Кроме присадок, улучшающих процесс прессования, в смесь могут вводится добавки, формирующие те или иные свойства прессовок. Например, поризаторы, обеспечивающие высокую пористость изделий.
Прессуемость характеризуется способностью порошка уплотняться под действием внешней нагрузки и прочностью сцепления частиц после прессования. Прессуемость порошка зависит от пластичности материала частиц, их размеров и формы и повышается с введением в его состав ПАВ.
Для определения параметров прессования также необходимо учитывать прессуемость исходных ингредиентов.
Предварительный обжиг улучшает прессуемость массы, уменьшая этим усадку при дальнейшей термообработке и сопутствующие ей напряжения. Отжиг порошков применяют с целью повышения их пластичности, удаления адсорбированных на поверхности частиц газов. Это делают для улучшения уплотняемости, прессуемости, формуемости.
Прессуемость порошка зависит от степени адгезии и когезии его частиц под давлением, которое обеспечивает их скольжение друг относительно друга и более тесный контакт.
-
Сущность операций по подготовке порошков к формованию
|
Подготовка порошков к формованию
|
Основные операции формования: -отжиг порошка Цель отжига: повышение пластичности порошка. Сущность: снимается наклеп, т.е. устраняется искаженность КР. -рассев (классификация порошков) – разделение порошков по величине частиц. -смешивание |
Основными операциями при подготовке порошков к формованию являются отжиг, рассев (классификация) и смешивание.
Отжиг. Применяют для решения нескольких целевых задач:
удаление оксидных пленок, присутствующих на поверхности; изменение химического состава или улучшение однородности (т.е. повышение гомогенности) распределения химических элементов в объеме частиц; изменение напряженного состояния и укрупнение частиц порошка; уменьшение газонасыщенности порошка.
При отжиге главным образом снимается наклеп, т.е. устраняется искажение кристаллической решетки металла в приповерхностных слоях частиц, и происходит восстановление оксидов, оставшихся при получении порошка или образовавшихся в результате некоторого окисления металла при длительном или неправильном его хранении. В результате повышается пластичность частиц и, следовательно, улучшаются уплотняемость, прессуемость и формуемость порошка.
Классификация. Под классификацией понимают разделение порошка по размерам частиц на фракции, используемые затем либо непосредственно для формования, либо для составления смеси, содержащей требуемый процент частиц нужного размера. При этом некоторые фракции порошка могут оказаться непригодными для прямого использования, поэтому их подвергаюткакой-либодополнительной обработке (укрупнению в случае мелких фракций или размолу в случае крупных) или отбрасывают.
Смешивание порошков предусматривает приготовление однородной механической смеси из частиц различного (одинакового) химического и(или) гранулометрического состава. На практике применяют различные методы смешивания, которые можно разделить на две группы: механические и химические.
-
Факторы, учитываемые при проектировании пресс-оснастки для формования порошков
При конструировании пресс-форм учитывают четыре основных требования:
1) формирование детали заданных форм и размеров;
2) обеспечение равномерной плотности во всех частях прессуемого изделия;
3) обеспечение возможности наиболее простого выпрессовывания изделия;
4) надежность, простота, экономичность и обеспечение длительности срока службы конструкции.
Совершенно очевидна зависимость конструкции пресс-формы от конфигурации и размера изготавливаемой детали, форму которой стремятся максимально упростить.
Кроме того, невозможно получать изделия с боковыми впадинами или отверстиями; их изготавливают дополнительной механической обработкой.
Конструкции пресс-форм зависят
-
от эксплуатационных особенностей - стационарные и съемные;
-
от вида заполнения полости матрицы порошком - с весовой или объемной дозировкой;
-
по принципу уплотнения - односторонние, двухсторонние;
-
по конструкции матрицы - со сплошной или составной;
-
по количеству формующихся одновременно изделий - одно- и многогнездные;
-
по роду применяемых прессов специализированные и универсальные;
-
по количеству слоев прессуемого изделия - одно- и многослойные;
-
по контролю за ходом прессования - прессование до упора или по окончательному давлению;
-
по сложности конфигурации прессуемого изделия - для прессования изделий определенной группы сложности.
Ручные и автоматические пресс-формы должны отвечать следующим требованиям:
– обеспечивать формование изделий заданной формы и размеров;
– создавать равномерную плотность во всех частях прессовки;
– предупреждать образование трещин и расслоений и других видов брака;
– обеспечивать наиболее простое освобождение прессовки из пресс-формы;
– конструкция пресс-формы должна быть надежной, иметь минимальную стоимость и достаточно длительный срок службы.
Спекание
-
Что такое спекание? Классификация вариантов спекания
Спекание – процесс развития межчастичного сцепления и формирования свойств изделия, полученных при нагреве сформованного порошка. Спекание приводит к изменению размеров структуры и свойств исходных порошковых тел, в которых протекают процессы поверхностной граничной или объемной само- и/или гетеродиффузия. Плотность, прочность и другие физико-механические свойства спеченных изделий зависят от условий изготовления: давления, прессования, температуры, времени и атмосферы спекания в других факторов.