Формообразование заготовок из порошковых материалов
Заготовки из порошковых материалов получают прессованием (холодным, горячим), изостатическим формованием, прокаткой и другими способами.
При холодном прессовании в пресс-форму засыпают определенное количество подготовленного порошка и прессуют пуансоном.
В процессе прессования увеличивается контакт между частицами, уменьшается пористость, деформируются или разрушаются отдельные частицы. Прочность получаемой заготовки достигается благодаря силам механического сцепления частиц порошка электростатическими силами притяжения и трения. С увеличением давления прессования прочность заготовки возрастает. Давление распределяется неравномерно по высоте прессуемой заготовки из-за влияния сил трения порошка о стенки пресс-формы, вследствие чего заготовки получаются с различной прочностью и пористостью по высоте. В зависимости от размеров и сложности прессуемых заготовок применяют одно- и двустороннее прессование.
Односторонним прессованием получают заготовки простой формы с отношением высоты к диаметру, меньшим единицы, и заготовки втулок с отношением наружного диаметра к толщине стенки, меньшим трех.
Двустороннее прессование применяют для формообразования заготовок сложной формы. После заполнения пресс-формы порошком к верхнему пуансону с помощью гидропресса прикладывают давление для предварительного прессования. Затем гидропривод выключают и удаляют подкладку. В дальнейшем в процессе прессования участвуют оба пуансона. В этом случае требуемое давление для получения равномерной плотности снижается на 30…40 %. Использование вибрационного прессования позволяет в десятки раз уменьшить требуемое давление.
В процессе прессования частицы порошка подвергаются упругому и пластическому деформированию. После извлечения заготовки из пресс-формы ее размеры увеличиваются в результате упругого последействия.
При горячем прессовании технологически совмещаются прессование и спекание заготовки. Температура горячего прессования составляет обычно 0,6…0,8 температуры плавления порошка. Благодаря нагреву уплотнение протекает гораздо интенсивнее, чем при холодном прессовании. Это позволяет значительно уменьшить необходимое давление. Горячим прессованием получают материалы, характеризующиеся высокой прочностью и однородностью структуры. Этот способ применяют для таких плохо прессуемых композиций, как тугоплавкие металлоподобные соединения (карбиды, бориды, силициды).
Изостатическое (всестороннее) формование применяют для получения крупногабаритных заготовок с массой до 500 кг и более. Отсутствие потерь на внешнее трение и равномерность давления со всех сторон дают возможность получать необходимую плотность заготовок при давлениях, значительно меньших, чем при прессовании в закрытых пресс-формах.
При гидростатическом формовании (Рисунок 67) на порошок 3, заключенный в эластичную оболочку 2, передается давление с помощью жидкости, находящейся в сосуде высокого давления 1. В качестве рабочей жидкости используют масло, глицерин, воду и т.д.
Схема гидростатического формования
Прокатка – наиболее производительный и перспективный способ переработки порошковых материалов. Характерной особенностью является высокая степень автоматизации и непрерывность прокатки. Схема прокатки представлена на Рисунок 68.
Схема прокатки порошков
Порошок непрерывно поступает из бункера 1 (Рисунок 68 а) в зазор между валками. При вращении валков 3 происходит обжатие и вытяжка порошка 2 в ленту или полосу 4 определенной толщины. Прокатка может быть совмещена со спеканием и окончательной обработкой получаемых заготовок. В этом случае лента проходит через печь для спекания, а затем снова подвергается прокатке для получения листов заданных размеров. Применяя бункеры с перегородкой (Рисунок 68 б) изготавливают ленты из разных материалов (двухслойные). Применение валков определенной формы позволяет получать валки различного профиля, в том числе и проволоку.
Список литературы:
А.И.Целиков Теория расчета усилий в прокатных станах. М.Металлургиздат, 1962, 494с.
А.И.Целиков, В.В.Смирнов Прокатные станы. М.Металлургиздат, 1958,432с.
В.В.Жолобов, Г.И.Зверев Прессование металлов. М.Металлургия, 1971,455с.
И.К.Суворов Обработка металлов давлением. М.Высшая школа, 1980,364с.
К.Н.Скобников и др. Технология металлов и других конструкционных материалов. М.Машиностроение,1972,520с.
1 ВВЕДЕНИЕ 3
2 Пластическая деформация металла при прокатке 9
2.1 Механизм пластической деформации. 9
2.2 Схемы напряженного и деформированного состояний 11
2.3 Энергетическое условие пластичности. 15
3 Величины, характеризующие пластическую деформацию. 17
4 Наклеп и рекристаллизация. 19
5 Основы теории прокатки 22
5.1 Скорость деформации. 22
5.2 Внешнее трение. 24
5.3 Захват металла валками. 28
5.4 Кинематика процесса прокатки. 33
5.5 Поперечная деформация 35
6 Характеристика прокатного производства. Прокатные изделия. 36
7 Технологическая схема производства. 37
8 Исходный материал и его подготовка 40
8.1 Температурные условия горячей прокатки. 41
8.2 Охлаждение металла. 41
9 Калибровка прокатных валков. 42
10 Оборудование для прокатки 45
11 Прессование металла. 49
11.1 Оборудование и инструмент для прессования. 54
11.2 Горизонтальные гидропрессы. 54
11.3 Определение усилия прессования. 60
12 Волочение металлов. 63
12.1 Волочильный инструмент. 66
12.2 Роликовые и сборные волоки. 66
12.3 Технология волочения. 69
12.4 Машины и оборудование для волочения. 71
12.4.1 Прямолинейный волочильный стан 71
12.4.2 Барабанные волочильные станы. 72
12.5 Расчет усилий и потребной мощности при волочении. 75
13 Ковка 76
13.1 Операции ковки 77
13.1.1 Предварительные операции 77
13.1.2 Основные операции 78
13.2 Оборудование для ковки 84
14 Горячая объемная штамповка 86
14.1 Формообразование при горячей объемной штамповке 86
14.2 Технологический процесс горячей объемной штамповки 90
15 Холодная штамповка 91
15.1 Объемная холодная штамповка 92
15.2 Штамповка жидкого металла 95
16 Листовая штамповка 96
16.1 Операции листовой штамповки 97
16.2 Формообразующие операции листовой штамповки 100
17 Формообразование заготовок из порошковых материалов 101
1ПОЛИКРИСТАЛЛЫ (от поли ... и кристаллы), агрегаты из большого числа маленьких кристаллических зерен, ориентированных друг относительно друга хаотически. Большинство твердых технических материалов являются поликристаллическими.
2МОНОКРИСТАЛЛ (от моно ... и кристалл), твердое тело, состоящее из единственного кристалла с единой кристаллической решеткой.
3ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ физической системы, определяется в случае равновесия равновесными значениями ее параметров: температуры, давления, объема, концентраций компонентов, потенциалов и т. п.; неравновесное состояние характеризуется наличием в системе перепадов (градиентов) температуры, концентрации или др. параметров.
4 металла, внутреннее строение зёрен, характеризуемое типом, количеством и взаимным расположением дефектов кристаллической решётки. В недеформированном металле зёрна состоят из блоков (субзёрен), развёрнутых друг относительно друга на углы порядка угловых минут; эти блоки разделены субграницами
5ПОЛИГОНИЗАЦИЯ 2-я стадия процесса возврата деформированного металла, протекающая при нагреве до 0,3-0,4 tпл. После больших деформаций полигонизация - как правило, начальная стадия рекристаллизации.
6Для чистых металлов tрек = 0,4 Тпл, для сталей - 600÷700, меди 450÷500
7РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ процесс роста одних кристаллических зерен поликристалла за счет других. Протекает особенно интенсивно в пластически деформированных материалах.
8ОМД–обработка металлов давлением
9окисление границ зерен
10(нем. Flocken, буквально - хлопья), внутренние трещины в стальных поковках и прокатной продукции (иногда - в слитках или отливках), резко снижающие механические свойства стали. На протравленных шлифах Ф. выявляются в виде тонких волосовин, а в изломе закалённых образцов Ф. представляют собой овальные кристаллические пятна серебристо-белого цвета, отличающиеся от основной серой массы излома. Наибольшую склонность к поражению Ф. имеют легированные и углеродистые стали мартенситного и перлитного классов (конструкционные, подшипниковые, броневые, рельсовые и т.д.); в сталях аустенитного и карбидного классов (нержавеющие, быстрорежущие) эти дефекты не встречаются
11(от лат. ad - на, при и sorbeo - поглощаю), поглощение к.-л. вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твёрдого тела