Оборудование для формования порошковых изделий

 

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра «Порошковая  металлургия, сварка и технология материалов»

 

 

 

 

 

 

Доклад на тему:

Оборудование  для формования порошковых изделий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовила: Колодинская Н.С.

Студентка группы 104619

Проверил: Лешок А.В.

 

 

 

 

Минск, 2013

 

 

 

 

Содержание:

 

1. Введение
2. Классификация методов формования
3. Оборудование для формования порошковых изделий
4. Механические пресса
5. Гидравлические пресса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

Операции формования и  спекания порошков являются завершающими операциями технологического цикла  получения порошковых изделий. Именно на этих этапах производственного цикла  порошковой металлургии формируются  основные свойства порошковых материалов. Специфические особенности процессов  получения изделий на основе порошков металлов и тугоплавких соединений требуют применения специальных  режимов подготовки исходных шихтовых материалов, выбора наиболее эффективных  методов формообразования и адекватных температурно-временных параметров процесса спекания. В общем случае технологическая схема получения изделий методами порошковой металлургии включает ряд операций, которые предваряют или дополняют операции формования и спекания порошковых материалов и порошковых изделий:

1. подготовка порошков к формованию (подбор фракционного состава порошков, смешивание, введение смазки, засыпку порошка в оболочку, обезгаживание, грануляция и пр.);
2. послеформовочная доработка изделий (зачистка поверхности, удаление неликвидной части и пр.);
3. обработка спеченного материала (механическая, химическая, химикотермическая и пр.);
4. контроль свойств полученного материала.

 

2.Классификация методов формования

Формование порошка – технологическая операция, в результате которой порошок образует формовку – тело заданной формы, размеров и плотности. В процессе формования порошков изменяется исходный объем материала за счет консолидации отдельных частиц. Наблюдаемое изменение первоначального объема порошкового тела является основным отличием этого процесса от процесса деформирования компактного (литого) материала. Методы формования порошков условно можно разделить на статические и динамические (импульсные).

К статическим методам относятся различные методы холодного и горячего прессования материалов, шликерное литье и прокатка. К динамическим – методы, связанные с мощными импульсными воздействиями на порошковое тело (взрывные, пневмомеханические, электрогидравлические, электромагнитные). Каждая частица порошка обладает шестью степенями свободы, так как может совершать возвратно-поступательное движение по трем координатным осям и вращаться вокруг них. Поэтому частицы будут образовывать стабильную пространственную структуру при условии, что на каждую из них в среднем приходится не менее шести связей. Если расположение частиц порошкового тела в пространстве равновероятно, то даже при условии, что полиэдрические частицы имеют различные размеры по взаимно перпендикулярным направлениям, т.е. форму, отличную от сфероидальной, можно ожидать, что на единицу длины по любому направлению в порошковом теле окажется примерно одинаковое количество частиц. Такое порошковое тело называют дискретно-изотропным. Если же вероятность взаимного относительного расположения частиц в пространстве неодинакова, то частицы при образовании структуры порошкового тела будут стремиться занять наиболее вероятное положение. Частицы порошка в прессовке будут стремиться занять такое положение, при котором площадь максимального сечения приблизительно перпендикулярна направлению приложения усилия формования. Поэтому число частиц порошка на единицу длины порошкового тела в этом случае будет зависеть от взаимной ориентации частиц и, следовательно, будет неодинаковым по различным направлениям. Такое порошковое тело характеризуют как дискретно-анизотропное. Однако обычно анизотропия свойств порошкового тела выражена незначительно. В дальнейшем будем считать, что структура порошкового тела не является геометрически правильной, взаимное расположение частиц равновероятно, хаотично, все направления в порошковом теле равноправны. Каждая прямая, мысленно проведенная через порошковое тело однородной структуры, встретит на заданной длине определенное, примерно одинаковое число частиц и контактов между ними. Число контактов, наклоненных под одним и тем же углом, например к вертикали, не зависит от величины угла.

Уже при засыпании порошка  в форму поверхностные слои частиц (как правило, обогащенные примесями или обладающие искаженной кристаллической решеткой, в результате чего их физические свойства могут значительно отличаться от свойств основного материала) воспринимают контактную нагрузку. Поверхность порошинок характеризуется шероховатостью (часто значительной) и наличием микроскопических или субмикроскопических трещин. В результате контакт между соприкасающимися частицами при отсутствии существенного внешнего давления возможен только в отдельных точках. В связи с этим действительные величины контактных давлений в силу малости величины начальных поверхностей соприкосновения (0,001–0,01 % от общей поверхности контактирующих частиц) достигают таких значений, при которых возникают пластические деформации или местные разрушения, т.е. напряженное состояние материала частицы в окрестностях зоны контакта должно быть близко к предельному. По имеющимся подсчетам, при среднем напряжении в массе частиц 0,1 МПа наибольшее контактное давление составляет 2 000 МПа. При таких давлениях первоначальный точечный контакт переходит в контакт по некоторой небольшой поверхности. Под контактной поверхностью имеют в виду ту часть общей (суммарной) внешней поверхности всех частиц порошка или прессовки, которая характеризуется соприкосновением частиц между собой и через которую передаются напряжения. Контактная поверхность может быть исследована визуально (например, после разрушения прессовки по отпечаткам на частицах, особенно имеющих сферическую форму) или же путем измерения электро-сопротивления порошкового тела. Отношение величины контактного сечения Sк к номинальному сечению Sнпорошкового тела называют относительным (безразмерным) контактным сечением αк:

αк = Sк/Sн ≤ 1 (при αк = 10-4–10-5). (2.1)

Сущность процесса прессования  заключается в деформировании некоторого объема сыпучего порошкового тела обжатием, при котором происходит уменьшение первоначального объема и формирование заготовки (прессовки) заданной формы, размеров и свойств. При приложении давления к порошку его частицы пытаются занять наиболее устойчивое положение, что должно сопровождаться их контактным смятием и сдвигом, т.е. при прессовании имеет место самый общий случай нагружения межчастичных контактов комбинированной нормальной и тангенциальной нагрузками.

Объем порошкового тела при  прессовании уменьшается (относительная  плотность порошкового тела увеличивается) в результате смещения отдельных  частиц в пустоты между ними и  за счет деформации частиц. Происходит рост прежнего фиксированного участка  контакта, в остальных случаях контактные участки смещаются, разрываются и сдвигаются. Контактные узлы между частицами порошкового тела и взаимосвязь между контактными узлами имеют не жесткофиксированный, а жесткоподвижный характер, причем элементы (звенья) связи между контактными узлами (частицами или долями частицы) являются жесткими, а узлы и места контактов могут смещаться. При таких смещениях атомы на одной стороне контактного участка сменяют своих партнеров на другой его стороне (на другой частице).

В порошковом теле с жесткими звеньями связи в принципе невозможно существенно и необратимо изменить расстояние между узлами в любом направлении без внутриузловой деформации. Межузловая деформация в таких порошковых телах происходит в значительной мере не за счет деформации звеньев связи, а за счет передвижения и смещения звеньев связи от одних узлов к другим, сопровождающего внутриузловую деформацию. В порошковых телах с существенно неравноосными частицами не исключена гибкая и гибко-жесткая деформация звеньев связи между узлами[1].

 

3.Оборудование для формования порошковых изделий

Пресс — механизм для производства давления с целью уплотнения вещества, выжимания жидкостей, изменения формы, подъёма и перемещения тяжестей, а также для кузнечно-штамповочных работ. По конструкции прессы бывают:

• Валковые
• Винтовые
• Гидравлические
• Клиновые
• Кривошипные
• Магнитно-импульсные
• Рычажные
• Эксцентриковые[2].

 

4.Механические пресса

Механический пресс —  машина статического действия для обработки  материалов давлением. Механический пресс  широко применяют в различных  отраслях промышленности для обработки  металлов, пластических масс, резины,пищевых продуктов и других материалов, а также для исследования их свойств при высоких давлениях. Наибольшее распространение механический пресс имеют в металлообрабатывающей промышленности для ковки, объёмной и листовой штамповки, прессования, сборочных операций, механических испытаний и других целей[3].

Типы механических прессов

В настоящее время существует несколько типов механических прессов: ручные и автоматические, горизонтальные и вертикальные, кривошипные, одностоечные, двухстоечные и т.д.

Ручные машины отличаются от автоматических прессов системой управления, особенностями конструкции, доступностью обслуживания и сроком эксплуатации. Горизонтальные и вертикальные станки имеют различное устройство, тип обработки материала, уровень  производительности и особенности  эксплуатации.

Одностоечные прессы имеют  следующее устройство: на станине  размещаются основные узлы – стол, ползун, муфта включения, тормоз, эксцентриковый вал, кривошипный вал. В конструкции  также предусмотрен привод, механизм управления и система смазки. На направляющих станины устанавливается  корпус ползуна, который получает поступательное движение (по вертикальной плоскости) от кривошипного вала. В эксцентриковом вале находится отверстие, предназначенное  для поворота вала с помощью лома. Особенность этих машин заключается  в том, что станина имеет только одну стойку. Большинство одностоечных станков – это прессы открытого  типа.

Двухстоечные машины часто имеют наклоняемую станину. В устройстве станка на верхней части станины устанавливают кронштейны для плиты. Ее используют для крепления электродвигателя. При помощи болтов натягиваются клиновидные ремни. В этом случае плита с электродвигателем остается неподвижной. Особенность этих прессов состоит в том, что их конструкция позволяет упростить процесс вывода изделий из зоны штампа.

Основными параметрами, влияющими  на характер работы оборудования, являются:

• номинальное усилие станка (т);
• максимальный и минимальный ход ползуна (мм);
• размеры (мм) и масса станка (кг);
• мощность двигателя (кВт)[4].

 

Эксцентриковые  прессы поворотные двухскоростные

Эксцентриковый пресс  — это механический пресс, в котором  вместо коленчатого вала используется эксцентрик для перемещения ползуна.

 

Модель	LENA 6,3	LEN 10 C	LEN 25 C	LEN 40 C	LEN 63	LEXN 100 C
Номинальное усилие эксцентрикового  пресса, (кH)	63	100	250	400	630	1000

 

Эксцентриковые прессы с  неподвижным столом

Модель	LE 160 (F)	LE 250 C (F)	LE 400 C (F)	LEK 160
Номинальное усилие эксцентрикового  пресса, (кH)	1600	2500	4000	1600

 

Кривошипно-коленные чеканочные прессы

К кривошипно-коленным прессам  относятся прессы, в которых преобразование вращательного движения привода  в возвратно-поступательное движение ползуна происходит с помощью  кривошипно-коленного механизма.

Модель	LENA 6,3	LEN 10 C	LEN 25 C
Параметры
Номинальное усилие эксцентрикового  пресса, (кH)	6300	10000	20000

 

Ковочно-штамповочные прессы

Штамповка — это пластическая обработка металлов рабочей частью штампа для придания телу заданных форм и размеров. При использовании  только металлорежущих станков 30-40% металла  уходит в стружку, тогда как предварительная  обработка на ковочно-штамповочном прессе снижает отходы почти в 5 раз  и улучшает свойства металлов.

 

Модель	*LZK 1000 P/(SH)	*LZK 1600 P/(SH)	*LZK 2500 P/(SH)	LZK 3150 B	LZK 4000 B	LZK 6500
Номинальное усилие эксцентрикового  пресса, (МН)	10,0	16,0	25,0	31,5	40,0	65,0
Модель	**LMZ 1000 A (S)	**LMZ 1600 A (S)	LMZ 2500 A	LMZ 4000	LMZ 6500	LMZ 8000
Номинальное усилие эксцентрикового  пресса, (МН)	10,0	16,0	25,0	40,0	65,0	80,0