Заготовки з порошкових матеріалів отримують пресуванням (холодним, гарячим), ізостатичним формуванням, прокаткою та іншими способами.
При холодному пресуванні у прес-форму (рис.10.1 а) засипають певну кількість підготовленого порошку 3 і пресують пуансоном 1. У процесі пресування збільшується контакт між частинками, зменшується пористість, деформуються або руйнуються окремі частинки. Міцність отримуваної заготовки досягається завдяки силам механічного зчеплення частинок порошку електростатичними силами тяжіння і тертя. Зі збільшенням тиску пресування міцність заготовки зростає.
Рисунок 10.1 – Схема холодного пресування
а – одностороннього; б – двостороннього
Тиск розподіляється нерівномірно за висотою пресованої заготовки через вплив сил тертя порошку об стінки прес-форми, внаслідок чого заготовки виходять з різною міцністю і пористістю за висотою. Залежно від розмірів і складності пресованих заготовок застосовують одно- і двостороннє пресування.
Одностороннім пресуванням отримують заготовки простої форми з відношенням висоти до діаметра, меншим одиниці, і заготовки втулок з відношенням зовнішнього діаметра до товщини стінки, меншим трьох.
Двостороннє пресування (рис. 10.1 б) застосовують для формоутворення заготовок складної форми. Після заповнення прес-форми порошком до верхнього пуансона за допомогою гідропреса прикладають тиск для попереднього пресування. Потім гідропривід вимикають і видаляють підкладку 4. Надалі у процесі пресування беруть участь обидва пуансона. У цьому випадку необхідний тиск для отримання рівномірної щільності знижується на 30–40 %. Використання вібраційного пресування дозволяє в десятки разів зменшити необхідний тиск.
У процесі пресування частинки порошку піддаються пружному і пластичному деформуванню. Після вилучення заготовки із прес-форми її розміри збільшуються у результаті пружної післядії.
При гарячому пресуванні технологічно поєднуються пресування і спікання заготовки. Температура гарячого пресування складає зазвичай 0,6–0,8 температури плавлення порошку. Завдяки нагріванню ущільнення протікає набагато інтенсивніше, ніж при холодному пресуванні. Це дозволяє значно зменшити необхідний тиск. Гарячим пресуванням отримують матеріали, що характеризуються високою міцністю і однорідністю структури. Цей спосіб застосовують для таких погано пресованих композицій, як тугоплавкі металоподібні з'єднання (карбіди, бориди, силіциди).
Ізостатичне (всебічне) формування застосовують для отримання великогабаритних заготовок з масою до 500 кг і більше. Відсутність втрат на зовнішнє тертя і рівномірність тиску з усіх боків дають можливість отримувати необхідну щільність заготовок при тисках, значно менших, ніж при пресуванні у закритих прес-формах.
При гідростатичному формуванні (рис. 10.2) на порошок 3, укладений у еластичну оболонку 2, передається тиск за допомогою рідини, що знаходиться у посудині високого тиску 1. Як робочу рідину використовують мастило, гліцерин, воду й под.
Рисунок 10.2 – Схема гідростатичного формування
Прокатування – найбільш продуктивний і перспективний спосіб переробки порошкових матеріалів. Характерною особливістю є високий ступінь автоматизації і безперервність прокатування. Схема прокатування представлена на рис. 10.3.
Рисунок 10.3 – Схема прокатування порошків
Порошок безперервно надходить із бункера 1 у зазор між валками. При обертанні валків 3 відбувається обтиснення і витягування порошку 2 у стрічку або смугу 4 певної товщини. Прокатування може бути поєднане зі спіканням і остаточною обробкою отримуваних заготовок. У цьому випадку стрічка проходить через піч для спікання, а потім знову піддається прокатуванню для отримання листів заданих розмірів. Застосовуючи бункери з перегородкою (рис. 10.3 б) виготовляють стрічки з різних матеріалів (двошарові). Застосування валків певної форми дозволяє отримувати деталі різного профілю, у тому числі і дріт.
Порядок виконання роботи
1. Вивчити теоретичні відомості.
2. Розробити процес виготовлення деталі, запропонованої викладачем, методом пресування з порошкового матеріалу.
Зміст звіту
1. Найменування роботи, мета й устаткування.
2. Основні положення теоретичних відомостей.
3. Технологічний процес виготовлення деталі методом пресування з порошкового матеріалу.
Контрольні питання
1. Які методи формоутворення застосовують у порошковій металургії?
2. Переваги і недоліки пресування порошків.
3. Переваги і недоліки пркатування порошків.
Література: [4 – 8].
Лабораторна робота № 11
