представляющем собой колбочку определенного обьема и заполняемую сначала
на 2/3 объема порошком и после взвешивания дозаполняют жидкостью,
смачивающей порошок и химически инертной к нему. Затем снова взвешивают
порошок с жидкостью. И по результатам взвешиваний находят массу порошка в
жидкости и занимаемый им объем. Деление массы на объем позволяет вычислить
пикнометрическую плотность порошка.Наибольшее отклонение плотности
порошковых частиц от теоретической плотности наблюдают у восстановленных
порошков из-за наличия остаточных окислов, микропор, полостей.
Микротвердость порошковой частицы характеризует ее способность к
деформированию. Способность к деформированию в значительной степени зависит
от содержания примесей в порошковой частице и дефектов кристаллической
решетки. Для измерения микротвердости в шлифованную поверхность частицы
вдавливают алмазную пирамиду с углом при вершине 136 под действием
нагрузки порядка 0,5... 200г. Измерение выполняют на приборах для измерения
микротвердости ПМТ-2 и ПМТ-З.
Технологические свойства порошка определяют: насыпная плотность,
текучесть, прессуемость и формуемость.
Насыпная плотность - это масса единицы объема порошка при свободном
заполнении объема.
Текучесть порошка характеризует скорость заполнения единицы объема и
определяется массой порошка высыпавшегося через отверстие заданного
диаметра в единицу времени. От текучести порошка зависит скорость
заполнения инструмента и производительность при прессовании. Текучесть
порошка обычно уменьшается с увеличением удельной поверхности и
шероховатости частичек порошка и усложнением их формы. Последнее
обстоятельство затрудняет относительное перемещение частиц .
Влажность также значительно уменьшает текучесть порошка.
Прессуемость и формуемость. Под прессуемостью порошка понимают
свойство порошка приобретать при прессовании определенную плотность
в зависимости от давления, а под формуе-мостью - свойство порошка
сохранять заданную форму, полученную после уплотнения при минимальном
давлении. Прессуемость в основном зависит от пластичности частиц порошка,
а формуемость - от формы и состояния поверхности частиц. Чем выше насыпная
массе порошка , тем хуже , в большинстве случаев , формуемость и лучше
прессуемость. Количественно прессуемость определяется плотностью
спрессованного брикета, формуемость оценивают качественно, по внешнему
виду спрессованного брикета, или количественно - величиной давления, при
котором получают неосыпающийся, прочный брикет.
Формование металлических порошков.
Целью формования порошка является придание заготовкам из
порошка формы,размеров, плотности и механической прочности,
необходимых для последующего изготовления изделий. Формование включает
следующиеоперации: отжиг, классификацию, приготовле-ние смеси, дозирование
и формование.
Отжиг порошков применяют с целью повышения их пластичности и
прессуемости за счет восстановления остаточных окислов и снятия
наклепа. Нагрев осуществляют в защитной среде (восста-новительной,
инертной или вакууме) при температуре 0,4...0,6 абсолютной температуры
плавления металла порошка. Наиболее часто отжигают порошки полученные
механическим измельчением, электролизом и разложением карбонилов.
Классификация порошков - это процесс разделения порошков по величине
частиц. Порошки с различной величиной частиц используют для составления
смеси, содержащей требуемый процент каж-дого размера. Классификация
частиц размером более 40 мкм производят в проволочных ситах. Если
свободный просев затруднен, то применяют протирочные сита. Более мелкие
порошки классифи-цируют на воздушных сепараторах.
Приготовление смесей. В производстве для изготовления изделий
используют смеси порошков разных металлов.Смешивание порошков есть одна из
важных операций и задачей ее является обеспечение однородности
смеси,так как от этого зависят конечные свойстваизделий. Наиболее часто
применяют механическое смешивание компонентов в шаровых мельницах и
смесителях. Соотношение шихты и шаров по массе 1:1. Смешивание
сопровождается измельчением компонентов. Смешивание без измельчения прово
дят в барабанных, шнековых, лопастных, центробежных, планетарных, конусных
смесителях и установках непрерывного действия.
Равномерное и быстрое распределение частиц порошков в объеме смеси
достигается при близкой по абсолютной величине плотности смешиваемых
компонентов.При большой разнице абсолютной величины плотностей
наступает расслоение компонентов .В этом случае полезно применять
раздельную загрузку компонентов по частям: сначала более легкие с каким-
либо более тяжелым , затем остальные компоненты.Смешивание всегда лучше
происходит в жидкой среде, что не всегда экономически целесообразно из-
за усложнения технологического процесса.
При приготовлении шихты некоторых металлических порошков высокой
прочности ( вольфрама , карбидов металлов) для повышения формуемости в
смесь добавляют пластификаторы - вещества смачивающие поверхность частиц.
Пластификаторы должны удовлетворять требованиям: обладать высокой
смачивающей возмож-ностью,выгорать при нагреве без остатка , легко
растворяться в органических растворителях .Раствор пластификатора обычно
заливают в перемешиваемый порошок, затем смесь сушат для удаления
растворителя.Высушенную смесь просеивают через сито.
Дозирование - это процесс отделения определенных объемов смеси
порошка.Различают объемное дозирование и дозирование по массе.Объемное
дозирование используют при автоматизированном формовании изделий.
Дозирование по массе наиболее точный способ, этот способ обеспечивает
одинаковую плотность формования заготовок.
Для формования изделий из порошков применяют следующие способы:
прессование в стальной прессформе, изостатическое прессование,
прокатку порошков, мундштучное прессование , шли-керное
формование,динамическое прессование.
Прессование в стальной прессформе
При прессовании, происходящем в закрытом объеме (рис.6) воз-никает
сцепление частиц и получают заготовку требуемых формы и размеров. Такое
изменение объема происходит в результате смеще-ния и деформации отдельных
частиц и связано с заполнением пустот между частицами порошка и
заклинивания - механического сцепления частиц. У пластичных материалов
деформация возникает вначале у приграничных контактных участков малой
площади под действием огромных напряжений, а затем распространяется
вглубь частиц.
[pic]
Рис.6 Схема прессования в прес- Рис. 7 Кривая идеального
процесса уплотнения.
сформе ( 1-матрица, 2-пуансон,
3- нижний пуансон, 4- порошек)
и схема распределения давления по высоте.
У хрупких материалов деформация проявляется в разруше-нии выступов
частиц. Кривая процесса уплотнения частиц порошка (рис.7) имеет три
характерных участка. Наиболее интенсивно плотность нарастает на участке
A при относительно свободном перемещении частиц, занимающих пустоты.
После этого заполнения пустот возникает горизонтальный участок B кривой,
связанный с возрастанием давления и практически неизменяющейся
плотностью.т.е. неизменным объемом порошка. При достижении предела
текучести при сжатии порошкового тела начинается деформация частиц и
третья стадия процесса уплотнения (участок С! ‘ ). При перемещении частиц
порошка в прессформе возникает давление порожка на стенки. Это давление
меньше давления со стороны сжима-ющего порошок пуансона (рис.6) из-за
трения между частицами и боковой стенкой прессформы и между отдельными
частицами. Величина давления на боковые стенки зависит от трения между
части-цами, частицами и стенкой прессформы и равна 25...40%
вертикального давления пуансона. Из-за трения на боковых стенках по высоте
изделия вертикальная величина давления получается неоди-наковой: у
пуансона наибольшей, а у нижней части - наименьшей (рис.6). По этой
причине невозможно получить по высоте отпрес-сованной заготовки равномерную
плотность. Неравномерность плотности по высоте заметна в тех случаях,
когда высота больше ми-нимального поперечного сечения. При прессовании
засыпанных в цилиндрическую прессформу одинаковых доз порошка,
разделенных прокладками из тонкой фольги получают отдельные слои различной
формы и размера (рис.8).
[pic]
Рис.8 Схема распределения плотности по вертикальному
сеченю спрессованного порошка при одностороннем приложении давления
(сверзу).
В вертикальном направлении каждый верхний слой оказывается- тоньше
нижележащего. Изгиб слоев объ-ясняется меньшей скоростью перемещения
порошка у стенки из-за трения, чем в центре. Наибольшая плотность
получается на расс-тоянии около 0.2...0.3 наименьшего поперечного размера
прессуе-мого изделия, что связано с действием сил трения между торцом
пуансона и порошком.
Для получения более качественных изделий после прессования
получения более равномерной плотности по различным сечениям применяют
смазки (стеариновую кислоту и ее сопи, олеиновую кислоту, поливиниловый
спирт, парафин, глицерин и др.), уменьшающие внутреннее трение и трение на
стенках инструмента. Смазку обычно)- в порошок, что обеспечивает
наилучшие производственные показатели.
При выталкивании изделия из прессформы из-за упругого увеличения
ее поперечных размеров, размеры изделия несколько превышают размеры
поперечного сечения матрицы. Величина изменения размеров зависит от
величины зерен и материала порошка, формы и состаяния поверхности
частиц, содержания окислов, механических свойств материала, давления
прессования, смазки, материала матрицы и пуансона и других параметров.
В направлении действия прессующего усилия изменения размеров больше, чем
в поперечном направлении.
Представленная схема (рис.6) показывает одностороннее прессование,
которое применяют для прессуемых изделий с соотношением высоты И к
наименьшему размеру поперечного сечения d:H/d = 2...3. Если это
соотношение больше 3, но меньше 5, то применяют схему двухстороннего
прессования; при большем соотношении размеров применяют другой метод.
Прессование сложных изделий, т.е. изделий с неодинаковыми размерами в
направлении прессования, связано с трудностями обеспечения равномерной
плотности спрессованного изделия в различных сечениях. Эту задачу решают
путем применения нескольких пуансонов, через которые прикладывают к
порошку различные уси-лия (рис.9). Иногда при изготовлении изделий
сложной формы предварительно прессуют заготовку, а затем придают ей
окончательную форму при повторном обжатии - прессовании и спекании.
[pic]
Рис.9 Схема прессования в прессформе сложного изделия: 1- пуансон,2-
пуансон, 3-матрица,
4- нижний пуансон.
При прессовании кроме стальных прессформ - основного инструмента
производства используют гидравлические универсальные или механические
прессы. Для прессования сложных изделий ис-пользуют специальные
многоплунжерные прессовые установки.
Давление прессования зависит в основном от требуемой плотности
изделий, вида порошка и метода его производства. Давление прессования
зависит в основном от требуемой плотности изделий, виде порошка и метода
его производства. Давление прессования в этом случае может составлять
(3...5) Gт пределов текучести материала порошка.
Изостатическое прессование - это прессование в эластичной оболочке
под действием всестороннего сжатия. Если сжимающее усилие создается
жидкостью-прессование называют гидростатическим. При гидростатическом
прессовании порошок засыпают в резиновую оболочку и затем помещают ее после
вакуумирования и гер-метизации в сосуд, в котором поднимают давление до
требуемой величины. Из-за практического отсутствия трения между оболочкой и
Страницы: 1, 2, 3, 4
|