Костюшко В.О.

(НТУУ «КПІ», м. Київ)

Дослідження впливу середнього розміру порошку на розподіл щільності

Одним з бажаних результатів пресовок з порошків є їх отримання з рівномірно розподіленою щільністю (пористістю) по об’єму. Проте у багатьох випадках, особливо при одностороньому статичному пресуванні в прес-формах спостерігається нерівномірний розподіл щільності. Так, у вертикальному шарі пресовок, прилеглому до торця рухомого пуансона, щільність зростає від центру пресовок до їх перефирії. У прошарках прилеглих до бічних поверхонь, цільність зменшується у міру віддалення від місця прикладання навантаження. У нижньому прошарку, що прилягає до нерухомого пуансона, має місце розподіл щільності, протилежний верхньому прошарку, тобто вона збільшується від переферії до центру.

Характер розподілу щільності в пресовках обумовлений проявом зовнішнього і внутрішнього тертя при пресуванні:

Враховуючи, що , де V- коефіціент Пуассона; ξ – коефіціент бічного тиску, одержуємо . Тоді .

Наявність бічного тиску сприяє виникненню тертя об стінки пресс-форми, що приводить до того, що частина зусилля пресування втрачається на його подолання.

Величина ξ достатньо велика і складає 0,25…0,55. Коефіціент бічного тиску практично для всіх матеріалів зростає із збільшенням прикладеного тиску, щільність пресовки і залежність від характеристик частинок порошку. Така ж залежність спостерігається із збільшенням пластичності матеріалів, які ущільнюються. Для твердих матеріалів коефіціент бічного тиску зростає із збільшенням тиску пресування тільки у області структурної деформації, тобто при невеликому тиску. У області високого тиску збільшення його не сприяє зростаннню коефіціента бічного тиску.

Важливим є встановлення закону тиску по висоті пресовки з метою встановлення середнього тиску пресування, розподілу щільності пресовки по її висоті і, як наслідок, визначення оптимальних параметрів пресування.

В даній роботі було досліджено вплив середнього розміру порошку на розподіл щільності. Було використано три фракції порошку Fe: -315+02, -016+01, -0063+005. З отриманих даних була побудована графічна залежність (рис.1).

1 - порошок фракції -016+01; 2 - порошок фракції -315+02;

3 – порошок фракції -0063+005

Рисунок 1 – Залежність щільності порошку від висоти пресовки

Як відомо, на процес ущільнення впливає зовнішнє та внутрішнє тертя. Зовнішнє тертя – тертя порошку об стінки матриці, при його преміщенні в процесі ущільнювання. Це обумовлено тим, що порошок поводиться в деякій мірі подібно рідині. В результаті тиск передається на стінки пресс-форми. Останнє обумовлює зовнішнє тертя, на подолання якого і витрачається частина тиску, що прикладається до порошку. В результаті, як було відмічено, в пресовці у місцях прилеглих до стінок матриці у міру віддалення від місця прикладання навантаження спостерігається зменшення щільності. Це було підтверджено практично і зображено графічно (рис.1).

З графіку видно, що найбільшу щільність має порошок найменшої фракції. Але як відомо, кращу ущільнюваність мають порошки більшої фракції, так як в досліді був відносно застосовували невелий тиск, тому в більш крупній фракції, не було місця проходження повної об’ємної деформації, а дрібний порошок краще заповнив пори.