Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Для прессования необходимо создавать определенное давление, которое складывается из трех частей:
а) давление для уплотнения порошка до определенной степени в отсутствии трения (р1). М. Ю. Бальшин предложил это давление назвать «нетто давлением»;
б) давление для преодоления трения частиц порошка о стенки прессформы (р2);
в) так как давление распространяется неравномерно, то для разных мест прессуемого порошка необходимо сверхдавление (р3).
Таким образом, полное давление прессования (или по терминологии М. Ю. Балыкина «брутто давление») может быть выражено следующим уравнением:
Соотношения между р1, р2 и 3 зависят от ряда факторов, основными из которых являются степень дисперсности порошка, форма его частиц, величина прессуемого изделия.
Давление р2 тем больше, чем сложнее форма частиц и больше высота прессуемого изделия. Давление р3 тем больше, чем сложнее форма частиц, больше высота прессуемого изделия и выше межчастичный коэффициент трения.
В процессе прессования совершается определенная работа, которая может быть выражена следующим уравнением
где р — давление прессования;
h — высота брикета.
Работа прессования складывается из затраты энергии на преодоление механического трения и трения частиц о стенки пресс формы, на преодоление упругой деформации частиц, затраты энергии на пластическую деформацию частиц или же на их хрупкое разрушение.
Под влиянием давления прессования порошок оказывает большое давление на стенки пресс-формы (боковое давление).
Коэффициент бокового давления ξ характеризует соотношение между боковым давлением и давлением прессования:
где v — коэффициент Пуассона для данного порошка;
pб — боковое давление;
р — давление прессования.
Боковое давление возникает вследствие стремления порошка расшириться в поперечном направлении.
Это поперечное расширение пропорционально коэффициенту Пуассона и вертикальному давлению и обратно пропорционально модулю упругости материала порошка. Практическое значение величины бокового давления заключается в оценке того усилия, которое необходимо для выталкивания спрессованного брикета из пресс-формы. Чем больше боковое давление, тем большее давление необходимо приложить для выталкивания изделия из пресс-формы.
Прессуемый порошок не подчиняется закону Паскаля, т. е. прилагаемое давление распределяется неравномерно, поэтому распределение плотности по сечению прессовки является неравномерным. Падение давления прессования с высотой подчиняется формуле
где р — приложенное давление;
Ph — давление, дошедшее до сечения прессовки на расстоянии от точки приложения давления;
D — диаметр прессовки;
μ — коэффициент трения порошка о стенки пресс-формы;
ξ — коэффициент бокового давления;
hп — высота прессовки при условии получения 100%-ной плотности,
Основными причинами неравномерности распределения давления являются трения частиц о стенки пресс-формы и механическое трение. На боковое давление и степень распределения давления в порошке оказывает значительное влияние текучесть порошка, которая довольно полно может быть охарактеризована естественным Углом откоса.
Боковое давление с углом естественного откоса связано следующим уравнением:
где φ — угол естественного откоса.
Для спрессованного порошка характерно явление упругой, последействия, сущность которого заключается в том, что после снятия нагрузки происходит расширение прессовки. Это расширение прессовки обусловливается упругими силами, которые возни кают в спрессованном порошке.
Упругое последействие возрастает с падением шероховатоси частиц, повышением насыпного веса, увеличением количества окислов и примесей в порошках, повышением твердости частиц, повышением давления прессования.