17. Роль сил трения при формовании

На процессы формообразования изделий при прессовании порошков значительное влияние оказывает трение. На практике различают внешнее и межчастичное трение. Действие внешнего трения (трения частиц порошка о стенки матрицы) приводит к неравномерному распределению плотности материала по объёму прессовки, связанному с потерей усилия прессования на его преодоление.

Общее усилие Р, воздействующее на прессовку, будет равно: Р = р2πD2/4.

Так как боковая поверхность цилиндрической прессовки равна πDh, то суммарное усилие Рr, на нее составляет Рr = pб πD2/4 = ξpπDh. Потеря усилия ΔP на преодоление трения частиц порошка о стенки пресс-формы равна ΔP = f Рr = fξpπDh.

Таким образом, доля усилия прессования, которая тратится на трение порошка о стенки пресс-формы, определяется отношением ΔP/Р и составляет: ΔP/Р = fξpπDh/[p(πD2/4)] = 4fξ(h/D).

Межчастичное трение, коэффициент которого fi может в несколько раз превышать коэффициент внешнего трения, при прессовании играет существенную роль, так как на его преодоление также затрачивается работа прессования, но зато давление прессования не теряется. Межчастичное трение определяет уровень достигаемой плотности прессовки, не влияет на ее объёмное распределение, ᴛ.ᴇ. не приводит к неравноплотности прессовки.

Следствием проявления межчастичного трения следует считать затрудненность перемещения частиц порошка под прямым углом к направлению приложения прессующего усилия, в связи с чем невозможно получать высокие плотности в соответствующих зонах прессовки.

Известно, что с ростом плотности прессовки коэффициент межчастичного трения несколько уменьшается.

17. Методы улучшения прессуемости и формуемости порошков

Прессуемость в основном зависит от пластичности частиц порошка, а формуемость - от формы и состояния поверхности частиц. Чем выше насыпная масса порошка, тем хуже, в большинстве случаев, формуемость и лучше прессуемость.

Для улучшения прессуемости и грануляции порошков при смешивании в смеситель вводят пластифицирующие добавки (растворы в органических жидкостях парафина, воска, каучука и др.), которые обволакивают частицы и при прессовании создают дополнительную прочность прессовок, облегчая их трение между стенками пресс-формы и самими частицами. Кроме присадок, улучшающих процесс прессования, в смесь могут вводится добавки, формирующие те или иные свойства прессовок. Например, поризаторы, обеспечивающие высокую пористость изделий.

Прессуемость характеризуется способностью порошка уплотняться под действием внешней нагрузки и прочностью сцепления частиц после прессования. Прессуемость порошка зависит от пластичности материала частиц, их размеров и формы и повышается с введением в его состав ПАВ.

Для определения параметров прессования также необходимо учитывать прессуемость исходных ингредиентов.

Предварительный обжиг улучшает прессуемость массы, уменьшая этим усадку при дальнейшей термообработке и сопутствующие ей напряжения. Отжиг порошков применяют с целью повышения их пластичности, удаления адсорбированных на поверхности частиц газов. Это делают для улучшения уплотняемости, прессуемости, формуемости.

Прессуемость порошка зависит от степени адгезии и когезии его частиц под давлением, которое обеспечивает их скольжение друг относительно друга и более тесный контакт.