Порошкова металургія

Визначаємо  продуктивність печі:

 

                                         Р_П = m · 60/ N

 

Розмір  піддона вибираємо виходячи із розміру  муфелю, а саме 0,8х0,8м. В одну лодочку  можливо рівномірно укласти 1,693 пластин  відповідно:

 

m = 1,693 · 7,65 · 10³= 12,95 кг,

 

P = m60 / N = 12,95 · 60/60 = 12,95 кг/год.;

 

Визначаємо  необхідну кількість печей:

 

N_П = 337,54/12,95·18 = 1,41;

 

= 1,41/2 = 0,70

 

Необхідно 2 печі із коефіцієнтом завантаження 0,70.

 

 

 

2 СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

2.1 Розрахунок прес-форми

Прес-форма – основний інструмент для пресування заготовок  з твердосплавних сумішей. Її конструкція  визначається розмірами і формою пресуємої заготовки, методом пресування, ступенем механізації процесу, характеристиками порошку, застосуванням змазуючи засобів, характеристикою формувального  обладнання і необхідним числом виробів. Робочий об’єм прес-форми складається з завантажувальної камери і оформляючої порожнини. Об’єм робочої порожнини має бути достатнім для засипки необхідної кількості порошку. Необхідна товщина стінок матриці прес-форми розраховується з умов міцності і жорсткості під дією бокового тиску.      Деталь, яку розраховували має наступні кінцеві розміри: d = 12,700 мм,    h = 4,76 мм, d₁ = 5,6 мм.           При конструюванні прес-форм першочерговим завданням є розрахунок розмірів сирої заготовки, який визначається номінальним розміром і помноженим на нього коефіцієнтом усадки. Для сплаву ТН20 коефіцієнт усадки(κ_У) становить 1,20. Варто враховувати, що усадка буде змінюватися якщо заготовка має осьовий отвір, а саме дещо зменшуватися. При співвідношеннях діаметрів отвору і діаметру деталі 0,36–0,6 зміна буде складати 0,01, тобто для нашого випадку κ_У = 1,19. На зміну коефіцієнта усадки має вплив і висота зразка, але в нашому випадку співвідношення висоти до діаметру зразка не є критичним і цією зміною можна знехтувати.

 

 

 

 

 

 

 

 

Отже, розрахунок сирої  деталі буде проводитися з урахуванням  наступної механічної обробки і  буде розраховуватися за формулою:

 

D_С = κ_У·(D_Н + t_П) + А/2, D_С = κ_У · (D_Н + t_П) –  А/2;

d_С = κ_У · (d_Н –  t_П) + А/2, d_С = κ_У · (d_Н – t_П) – А/2;

 

де     D_Н – номінальний діаметр готової заготовки;   

                    d_Н – внутрішній діаметр готової заготовки;

 

           А/2 – допуск на розміри сирої заготовки;

t_П – припуск на обробку;

Значення  А/2 і t_П становлять 0,05 мм і 0,30 мм відповідно.

 

                     D_С = 1,19(12,700 + 0,30) + 0,05 = 15,52 мм;   

D_С = 1,19(12,700+0,30) – 0,05 = 15,42мм;

                     d_С = 1,19(5,6 – 0,30) + 0,05 = 6,357 мм;    

d_С = 1,19(5,6 – 0,30) – 0,05 = 6,257 мм;

При визначенні розмірів оформлюючої порожнини прес-форми необхідно враховувати пружну післядію заготовки після пресування, яка супроводжується «ростом» заготовки в напрямку пресування приблизно на 0,5%, а в перпендикулярному до нього напрямку 0,25%. Розміри порожнини треба зменшити на величину значення пружної післядії, абсолютне значення якої буде дорівнювати:

L_Д = (α_Д D_С)/100 = 0,0194;

l_Д = (α_Д d_С)/100 = 0,0079;

 

Отже, діаметр порожнини має  складати:

D = D_С – L_Д = 15,5006 мм; d = d_С –  l_Д = 63491 мм;

 

Масу порції порошку  для пресування визначають за формулою:

Q = V_Нγ_Кκ₂κ₂;

де   V_Н – точний об’єм заготовки, включаючи значення припусків;                                 γ_К – густина компактного матеріалу(5,8г/см³);

κ₁ – коефіцієнт, який враховує втрати порошку при пресуванні(1,01);

κ₂ – коефіцієнт, який враховує втрати порошку при спіканні(1,01);

 

Q = 8,56 г;

 

Тоді                                     V_Н = 8,56/5,8 = 0,634 см³

 

Об’єм робочої порожнини  прес-форми має бути достатнім  для засипки порції порошку. Її висота шукається за формулою:

 

Н = 10V_Н / F + l₁;

 

де  F – площа поперечного перетину робочої порожнини, см²;    l₁ – довжина,яка необхідна для заходу пуансона(2–3 мм);

 

Н = 33,5 мм;

 

Необхідна товщина стінки матриці розраховується виходячи з  умов міцності і жорсткості під дією бокового тиску. В випадку пресування твердосплавних зразків значення бокового тиску становить 28% від значення тиску пресування. При розрахунках  приймають значення бокового тиску  в 42МПа.

Напруження які виникають  на внутрішній стінці матриці визначають за формулою Ламе для товстостінних  циліндрів:

σ_θ = (р_бокr1²) / (r2²  –  r1²) · (1 + r2²/r1²); σ_r = – р_бок; σ_z = р_бок(r1²/(r2²-r1²));

σ_θ – тангенсійне напруження, МПа;         σ_r – радіальне напруження, МПа;        

σ_z – осьове напруження, МПа;           r1 – внутрішній радіус матриці, мм;       r2 – зовнішній радіус матриці, мм;

Найбільший вплив на міцність має σ_θ. Умова міцності при цьому має вигляд:

σ_θ = (р_бокr1²) / (r2² – r1²) · (1 + r2²/r1²) ≤ [σ];

[σ] – припустиме розтягуючи  напруження матеріалу матриці,  МПа;

Позначивши співвідношення r2/r1 як α отримаємо:

                                       α = (([σ] + р_бок) / ( [σ] – р_бок))^0,5;

При розрахунку товщини  стінок матриці приймемо як матеріал, з якого вироблена матриця  – сталь У8А. Так, для сталіУ8А  σ = 1000МПа, а коефіцієнт запасу міцності при цьому рівний 3,4. Звідси:

                                         [σ] = 1000/34 = 300МПа;

Розраховуємо α для  такого випадку:

                                   α = ((300 + 42)/( 300 – 42))^0,5 = 1,15;

Отже, співвідношення зовнішнього  діаметру матриці до внутрішнього складає 1,15. Це означає, що товщина стінки матриці  дорівнює:

 

Т = D · 1,15 = 15,5006 · 1,15 = 17,82 мм.