Технологические свойства

2.3 Технологические свойства

Под технологическими свойствами порошков понимается их насыпная плотность, текучесть, уплотняемость, прессуемость и формуемость.

Насыпная плотность порошка – масса единицы объема порошка при свободной насыпке.

Насыпная плотность выражает способность порошка к укладке и зависит от плотности металла (сплава) и фактического заполнения порошком объема. Плотность укладки частиц порошка в объеме определяется его дисперсностью, формой и удельной поверхностью частиц. Поэтому насыпная плотность порошка из одного металла (в зависимости от метода получения) может иметь различное значение /8/.

Текучесть порошка – способность порошка с определенной скоростью вытекать из отверстия. Этот показатель важен для организации процесса автоматического прессования заготовок. По стандарту текучесть выражают числом секунд, за которое 50 г порошка вытекает через колиброванные отверстия конусной воронки.

Уплотняемость – способность уменьшать занимаемый объем порошкового материала под воздействием давления или вибрации. По стандарту эта характеристика оценивается по плотности прессовок, изготовленных при давлениях прессования в цилиндрических прессформах с заданным диаметром.

Прессуемость – способность образовывать тело при прессовании, которое имеет заданные размеры и форму.

Формуемость – способность сохранять приданную ему под воздействием давления форму в заданном интервале пористости. Формуемость порошка в основном зависит от формы, размеров и состояния поверхности частиц. Как правило, порошки с хорошей формуемостью обладают не очень хорошей прессуемостью, и наоборот. Чем выше насыпная плотность порошка, тем хуже формуемость и лучше прессуемость /7/.

По заданию дан порошок марки ПХ30-1, насыпная плотность которого составляет 2,14 г/см3.

3 Основные закономерности прессования

 

3.1 Расчет давления прессования

Для расчета давления прессования целесообразно использовать уравнение М. Ю. Бальшина:

где Pmax [МПа]– давление прессования, необходимое для получения беспористого тела.По физической сущности оно равно давлению истечения материала и соответствует твердости наклепанного упрочненного металла.

Pmax = 2100 МПа;

m – коэффициент, учитывающий природу прессуемого материала и называется показатель прессования.

m = 4,1;

β – относительный объем прессовки, связанный с относительной плотностью.

Плотность компактного материала рассчитывается:

γк = 0,30 γCr + 0,70 γFe

где γCr = 7,19 г/см3

γFe = 7,874 г/см3

Тогда:

γк = 0,30 ∙ 7,19 + 0,70 ∙ 7,874 = 7,67 г/см3

Пористость рассчитывается по формуле:

Отсюда: γпресс = γк - П·γк

П = 24% = 0,24

γпресс = 7,67 – 7,67∙0,24 = 5,829

Рассчитав γпресс и γк можно найти γотн:

γотн = 5,829 / 7,67 = 0,76

Следовательно: β = 1 / 0,76 = 1,32

Используя найденные показатели можно рассчитать давление прессования:

Р = 2100 / 1,32 4,1 = 673 МПа

3.2 Расчет высоты матрицы прессформы

Изделие:

Рисунок 1 – Схема простейшей прессформы для ручного прессования

D1 = D + 2a

D = d = 24 мм, а = 20 мм

Тогда D1 = 24 + 2∙20 = 64 мм

Рассчитываем высоту матрицы прессформы:

,

h = 24 мм, lдоп = 20 мм, γнас = 2,14 г/см3

Тогда Н = 5,829/2,14 ∙ 24 + 20 = 64 мм

hп =H+hдоп

hдоп = 5 мм

hп = 85,4 + 5 = 90,4 мм

При давлении прессования 673 МПа выбираем антифрикционный материал – 5К6.

3.3 Расчет массы навески порошка

Масса навески порошка рассчитывается формуле:

m=0,79d3 γк

где d – диаметр отверстия матрицы прессформы

Тогда m = 0,79∙2,43∙7,67 = 6,06 г

3.4 Выбор прессформы

Основным приспособлением при прессовании металлических порошков является прессформа. Конструкция пресс-формы определяется такими факторами, как характер приложения давления при прессовании – одностороннее или двухстороннее; применяемый способ извлечения изделия из пресс-формы – выталкивание или разборка пресс-формы; количество одновременно прессуемых изделий – одно или многоместная пресс-форма; и, наконец, метод работы – индивидуальное прессование с ручной распрессовкой или применение полностью автоматизированного процесса.

Для данного порошка выбираем разборную прессформу с односторонним прессованием.

 

Рисунок 2 – разборная прессформа

1 – башмак; 2 – крепежный болт; 3 – щеки; 4 – пунсон; 5 – подкладка; 6 – прессовка.

Прессформа состоит из матрицы, пунсона и подставки. Матрица служит для вмещения порошка и формирования боковой поверхности прессовки. Пунсон – подвижная часть, служащая для формирования верхней поверхности прессования и обжатия порошка. Подставка служит для формирования нижней поверхности и предохраняет порошок от высыпания из прессформы. Разборные прессформы применяют при прессовании заготовок сложной формы. Разборная прессформа собирается в специальном башмаке и прочно в нем закрепляется. Прессовка удаляется после разборки прессформы /3/.