8. Оборудование для полусухого прессования

Влажность масс при полусухом прессовании составляет 3–12%. Усилия прессования до 100 МПа и более. Нет проблем с удалением временной технологической связки (ВТС), поскольку ее мало. Получению равноплотной заготовки препятствуют силы трения частиц друг о друга (внутреннее трение) и о стенки пресс–формы (внешнее трение). Для снижения трения применяют ВТС или лабриканты. ВТС должна снижать трение между частицами при приложении давления и резко его увеличивать после снятия давления, чтобы заготовку без деформаций можно было извлекать из пресс–формы.

При уплотнении из порошка выходит воздух. Вначале скорость уплотнения (скорость перемещения штампов) может быть большой, по мере уплотнения размер пор уменьшается и скорость уплотнения тоже должна уменьшаться (иначе будет запрессовка воздуха), а прилагаемое усилие прессования должно возрастать. Осадка () – разность между высотой (глубиной) засыпки (H) и высотой отпрессованной заготовки (h):  = H – h. Основные причины перепрессовочных трещин – упругие деформации в пресс–форме и заготовке (упругое расширение запрессованного воздуха; упругая деформация в сжимаемых частицах порошка; упругая деформация пресс–формы; возвращение назад ВТС, выдавленной при приложении давления из контактов между частицами). Воздух провоцирует процесс образования трещин, выделяясь в трещинах. Для получения качественной прессовки желательно, чтобы скорость уплотнения была медленной, с паузами, лучше с отводом верхнего штампа для улучшения выхода воздуха. Из зернистых порошков воздух удалить легче, чем из тонкодисперсных.

Гранулирование тонкодисперсных порошков облегчает удаление воздуха. Порошок в гранулах уплотнен. На начальный этапах прессования воздух легко удаляется из достаточно крупных межгранульных пор. На заключительной стадии гранулы разрушаются, обеспечивая более высокую плотность и равноплотность заготовке по сравнению с применением негранулированных высокодисперсных порошков.

Прессы по типу получения усилия прессования делят на механические (коленорычажные, фрикционные), гидравлические и механические с гидравлическим регулированием давления. Пневматические прессы применяют редко, в основном, в технической керамике для изделий малого размера. У них небольшое общее усилие прессования. Механические прессы делят на коленорычажные и фрикционные. Штампы в пресс–форме работают на сжатие. Для компенсации усилий сжатия станина, тяги или колонны работают на растяжение. На них можно устанавливать тензодатчики, измеряющие возникающие в них напряжения в виде электрического сигнала, и использовать эту информацию для оптимизации работы пресса.

Операции, производимые при прессовании: засыпка порошка в форму (верхний штамп поднят, нижний опущен на определенную глубину), разравнивание порошка в форме (при объемной дозировке – под уровень (верхний край формы), при весовой – вибрация или перемешивание); введение верхнего штампа в матрицу и прессование (ступенчатое), на заключительной стадии – двухстороннее; подъем верхнего штампа; выталкивание заготовки из матрицы нижним штампом (сейчас часто в сжатом состоянии между нижним и верхним штампами при давлении, меньше прочности заготовки на сжатие, чтобы ее не разрушить); съем отпрессованной заготовки (сталкивание кареткой или захват пневмосъемником). Чаще всего, заготовку выталкивают на уровень стола, на нем движется каретка, которая, перемещаясь вперед сталкивает заготовку, при остановке над пресс–формой засыпает в нее порошок и разравнивает его при обратном движении по столу.

Алгоритм изучения пресса: найти стол (горизонтальная поверхность между колоннами или внутри станины), на нем (как правило, ниже) расположена пресс–форма (матрица), над ней – верхний штамп, под ней – нижний штамп. Нижний штамп обычно обеспечивает регулировку глубины засыпки и выталкивание (выпрессовку) заготовки из формы. На столе обычно находится каретка (засыпает, разравнивает, сталкивает) или съемник. Двухстороннее прессование, чаще всего, обеспечивает плавающая форма, в коленорычажных прессах (без гидравлического регулирования давления) иногда применяют плавающий прессующий механизм. При перемещении подвижного штампа (чаще всего, верхнего) трение частиц друг о друга (внутреннее трение) и о стенки пресс–формы (внешнее трение) останавливает на мгновение верхний штамп и заставляет перемещаться относительно матрицы нижний штамп. В процессе прессования это повторяется многократно, обеспечивая двухсторонее прессование.

В настоящее время доминируют гидравлические прессы. Они позволяют реализовать максимально высокие давления прессования, широкий набор режимов прессования, легко автоматизируются, но дороги и требуют высокой культуры эксплуатации (уход за гидравлическими цилиндрами и поршнями).