24.08.2019
Площадочный вибратор является приспособлением, аналогичным электродвигателю, применяемое в роли источника эффективных колебаний....


24.08.2019
На сегодняшний день во всём мире наблюдается максимально экономное использование энергоресурсов, а владельцы недвижимого...


24.08.2019
В процессе обустройства ванной комнаты приходится выбирать большое количество важнейших компонентов, начиная от ванных и унитаза,...


23.08.2019
На сегодняшний день циркониевые коронки считаются уникальной разработкой в сфере протезирования зубов, её пользуются стоматологи...


23.08.2019
Эксплуатационный период любого строения, сохранность всего имущества и создание в нём оптимального микроклимат определяется, в...


23.08.2019
Дабы постройка выглядела массивной и напоминала строения минувших веков, нередко мастера выполняют отделку с помощью руст. Это...


Способы прессования порошков

23.07.2019

Операция прессования предусматривает получение изделий определенной формы. Порошкообразные смеси карбидов с цементирующей связкой (кобальтом) формуют в брикеты различной формы, которые затем спекают. Процесс прессования связан с изменением структуры и свойств порошков.

При прессовании значительно увеличивается площадь контакта между частицами, создается необходимая прочность брикета, разрушаются конгломераты частиц, а иногда и сами частицы. При прессовании могут происходить одновременно упругая, хрупкая и пластическая деформация частиц. Известны следующие способы прессования: гидростатическое, мундштучное, шликерное литье (отливка суспензий во вспомогательные формы), горячее, взрывное и прессование в прессформах.

Гидростатическое прессование заключается в том, что порошок помещают в эластичную оболочку (чаще всего в резиновую толщиной 0,1—0,15 мм); которую подвергают равномерному всестороннему сжатию под воздействием жидкости (веды, масла, глицерина)

Оболочку вводят в перфорированную стальную или пластмассовую гильзу, имеющую сечение формы изделия, которая с обеих сторон закрывается специальными резиновыми пробками.

После снятия давления оболочка принимает свои прежние размеры, а прессованное изделие легко освобождается.

Схема установки для гидростатического прессования показана на рис. 25.

При гидростатическом прессовании частицы порошка под действием гидростатического давления перемещаются к центру заготовки. Влияние внешнего трения в данном случае не проявляется, вследствие чего достигается равномерное распределение плотности по всему объему изделия независимо от его габаритов, что исключает искажение формы и образование трещин при спекании в результате равномерной усадки.

Отсутствие внешнего трения позволяет применять значительно меньшее удельное давление, чем при обычном прессовании, дает возможность изготавливать круп негабаритные изделия сложного профиля.

Мундштучное прессование заключается в том, что замешанная на пластической связке смесь продавливается через фильеры различного профиля (рис. 26)

В качестве пластификатора при мундштучном прессовании смесей можно использовать парафин или воск, содержание которых в смеси составляет от 5 до 11% (по массе), что соответствует 35—65% (объемн.)

Содержание пластификатора в шихте в основном зависит от зернистости прессуемого порошка, сечения прессуемого изделия и скорости прессования.

При замешивании необходимо очень тщательно распределить пластификатор среди частиц порошка, чтобы облегчить истечение массы через мундштук. Гомогенизация смесей, т. е. состояние, при котором все частицы порошка равномерно перемешаны с пластификатором, проводится при подогреве. Продолжительность этого процесса зависит от количества введенного пластификатора, от зернистости и состава смеси. Более дисперсные смеси, а также смеси с большим содержанием кобальта гомогенизируются быстрее. Увеличение содержания парафина вызывает резкое уменьшение давления истечения.

При мундштучном прессовании особое внимание должно быть уделено подготовке смеси, чтобы не только обеспечить равномерное распределение пластификатора в смеси, но и уплотнить смесь, удалив из нее остатки воздуха, который способствует появлению вздутий на поверхности и раковин внутри спрессованного изделия.

С этой целью смесь прессуют в брикеты при удельном давлении порядка 2000 кГ/мм2. Выдавливают изделия на гидравлических прессах. Схема мундштучного прессования показана на рис. 27.

Пластифицированную массу продавливают при подогреве ее до температуры 35—45° С.

Для получения качественных изделий необходимо удалить пластификатор, находящийся в большом количестве в спрессованных заготовках, до проведения окончательного спекания. Для этого проводят предварительное низкотемпературное спекание при относительно медленной скорости нагрева изделий.

Мундштучное прессование позволяет получить относительно длинные изделия при малом сечении (трубки, прутки, сверла и т. д.).

В настоящее время мундштучное прессование находит все более широкое применение

Шликерное литье. Сущность шликерного литья состоит в том, что порошкообразную смесь, смешанную с пластификатором (парафином или водой) под давлением, отливают в разборную форму, которая может быть гипсовой, керамической или металлической Если смесь замешана с водой, то шликер отливают в гипсовую форму, которая поглощает влагу. Высохшую заготовку извлекают из формы и подвергают окончательной сушке. Для приготовления шликера используют мелкозернистые порошки, так как крупнозернистые не дают хорошей суспензии.

Начальная пористость изделий, полученных этим методом, сравнительно велика Однако плотность изделий после спекания достаточна и однородна

Этим способом можно получать изделия особо сложной формы, которые очень трудно или невозможно получить другими способами.

Горячее прессование При горячем прессовании совмещаются процессы прессования и спекания, поэтому в результате горячего прессования получаются окончательно спеченные изделия. Обычно температура горячего прессования составляет (0,5—0,8) Тпл основного компонента Благодаря нагреву процесс уплотнения при горячем прессовании протекает более интенсивно, чем при разобщенных процессах прессования и спекания. Методом горячего прессования удается получить почти беспористые изделия.

Поведение порошков при горячем прессовании так же, как при обычном прессовании, зависит от свойств порошка смеси, но при горячем прессовании характеристики порошка меньше влияют на прессуемость.

Плотность изделия, изготовленного методом горячего прессования, зависит от температуры, величины давления и продолжительности выдержки.

Структура изделий, полученных горячим прессованием, в большинстве случаев отличается мелким зерном. Это связано с относительно невысокой температурой и кратковременной выдержкой процесса. Размер зерна при горячем прессовании зависит от размера зерна исходного порошка и от давления прессования, которое создает благоприятные условия для рекристаллизации.

Получение высокой плотности изделия во многом зависит от метода приложения и снятия нагрузки. Давление к образцу лучше всего прикладывать после нагрева до требуемой температуры, чтобы дать возможность выйти газам и тем самым избежать противодавления газов в закрытых порах. Снимать нагрузку желательно после охлаждения. Удельное давление при горячем прессовании обычно не превышает 200—300 кГ/см2.

Метод горячего прессования не нашел широкого применения в твердосплавной промышленности из-за низкой производительности процесса, ограниченности форм и размеров изделий, непостоянства состава сплава по содержанию кобальта и углерода, так как кобальт частично выдавливается из изделия, а углерод диффундирует в изделие из графитовой прессформы, в которой происходит прессование.

Взрывное прессование. Одним из вариантов формования порошков является метод взрывного прессования в жидкостях и пистонах. Этим методом удается получать компактные изделия из труднопрессуемых композиций. Закономерности метода взрывного прессования пока недостаточно изучены. В области производства твердых сплавов он не нашел промышленного применения.

Прессование в прессформах. Основным способом формования порошкообразных смесей карбидов с цементирующей связкой (кобальтом) при производстве металлокерамических твердых сплавов является прессование в прессформах.

Сущность этого способа состоит в том, что порошкообразную смесь засыпают в форму и под воздействием внешней нагрузки уплотняют, после чего спрессованное изделие извлекают из формы.

Получение спрессованных брикетов состоит из следующих операций:

1. Весовое или объемное дозирование предварительно приготовленной шихты.

2. Засыпка навески в прессформу.

3. Прессование.

4. Удаление брикета из прессформы.

Спрессованное изделие будет сохранять соответствующую форму только тогда, когда порошок в прессформе сильно сжат и отдельные зерна порошка сцеплены между собой.

На рис. 28 показана схема сжатия порошка в процессе прессования.

Из этой схемы можно сделать следующие выводы:

1. Объем порошка до сжатия (V1) больше его объема после сжатия (V2).

2. При уменьшении первоначального объема зерна порошка могут деформироваться, т. е. изменять свою формуй разрушаться.

3. Зерна порошков после прессования имеют между собой больше участков соприкосновения, чем до прессования. Площадь контакта между зернами увеличивается.

Процесс прессования осуществляется в три стадии. На первой стадии при увеличении нагрузки происходит более плотная укладка зерен, но зерна не деформируются. На второй стадии при возрастании нагрузки плотно упакованные зерна оказывают сопротивление сжатию. На третьей стадии нагрузка превышает сопротивление зерен сжатию, и они деформируются. В результате этого зерна перераспределяются и порошок еще сжимается.

Если давление при прессовании увеличивать до больших величин, то можно получить очень компактное тело вследствие увеличения площади контактов зерен и их деформации. Зерна порошков, применяемых при производстве металлокерамических твердых сплавов, обладают весьма высокой твердостью и прочностью, поэтому деформация их незначительна.

Прессование порошков твердосплавных смесей можно рассматривать как процесс, состоящий из двух стадий: уплотнения и оказания сопротивления сжатию.

В данном случае зерна карбидов не разрушаются, а уплотнение достигается вследствие распределения более мелких зерен между крупными. Прессование вызывает уменьшение пористости. В первую очередь при прессовании заполняются наиболее крупные поры, превышающие размеры частиц, уменьшается поверхностная шероховатость частиц.
Способы прессования порошков

Внутри брикета возникают внутренние упругие силы, направленные в сторону, противоположную действию внешних сил. В брикете накапливаются значительные напряжения, В результате этого после снятия давления брикет стремится расшириться. В направлении прессования может иметься небольшое расширение, но силы трения между внешней поверхностью спрессованного брикета и стенкой прессформы препятствуют расширению и снятию упругих напряжений.

В результате этого спрессованный брикет прочно удерживается в гнезде прессформы. Для извлечения брикета требуется приложение определенного давления.

Математическая связь между давлением прессования и усилием выталкивания выражается следующей формулой:

где u — коэффициент трения брикета о стенки прессформы;

E — коэффициент бокового давления;

P — давление прессования, кГ/см2;

Fбок — боковая поверхность брикета, см2.

После снятия внешней нагрузки и удаления брикета из прессформы упругие силы начинают действовать на брикет и несколько расширяют его. Это явление называется упругим последействием. Одним из основных факторов, влияющих на упругое последействие, является степень дисперсности (измельченности) порошков и давление прессования. Чем меньше степень дисперсности, тем больше упругое последействие, так как увеличение степени дисперсности приводит к увеличению прочности спрессованного брикета, что в свою очередь ослабляет силы упругого последействия. Ta же самая зависимость наблюдается при увеличении давления прессования. Чем больше давление прессования, тем больше упругое последействие.

Расширение спрессованного брикета в результате упругого последействия обычно незначительно и выражается в долях процента от его первоначальных размеров.

Несмотря на действие сил упругого последействия, спрессованный брикет не рассыпается, так как между частицами порошка действуют механические силы сцепления и электростатические силы притяжения, которые превышают силы упругого последействия.

Однако упругое последействие может приводить к разрушению брикета или появлению в нем так называемых расслойных трещин. Особенно большое влияние на эти явления оказывает чрезмерное давление прессования, так как упругое последействие растет пропорционально удельному давлению, а прочность брикета с увеличением давления повышается незначительно.

При конструировании прессформ необходимо учитывать упругое последействие.

Величину сил упругого последействия, действующих в поперечном сечении брикета, можно определить по формуле

где bd — упругое последействие по диаметру, %;

d1 — диаметр брикета после извлечения его из прессформы, мм;

d0 — первоначальный диаметр брикета (или прессформы), мм.

Силы упругого последействия, действующие по высоте брикета, равны

где bh — упругое последействие по высоте, %;

h1 — высота брикета после извлечения из прессформы, мм;

h0 — высота брикета в прессформе, мм.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна