4. Прессование порошков в пресс-форме

Прессование представляет собой формование металлического порошка в пресс-форме под воздействием давления.

Сущность процесса прессования порошка заключается в уменьшении его начального объема обжатием, тогда как при деформировании компактного материала его объем остается постоянным (изменяются только его геометрические размеры). Объем порошкового тела при прессовании изменяется в результате заполнения пустот между частицами за счет их смещения и пластической деформации.

Если строить график, на котором по оси ординат отложить дополнительную плотность, а по оси абсцисс – давление прессования, то зависимость между этими величинами можно представить в виде идеализированной кривой уплотнения с тремя характерными участками.

а) – наиболее интенсивное уплотнение, связанное с перераспределением частиц за счет их смещения и более плотной упаковки под действием прикладываемых внешних сил. Уплотнение связано также с разрушением так называемых арок (арочный эффект –

возникновение в металлическом порошке или прессовке пор, превышающих размеры наиболее крупных пор частиц порошка).

б) Вторая стадия характеризуется тем, что частицы порошка упакованные максимально плотно, оказывают определенное сопротивление сжатию, давление прессования возрастает, а плотность порошкового тела при этом некоторое время не увеличивается. На второй стадии из-за упругой деформации частиц роль местных перераспределений частиц незначительна, а пластическая деформация в приконтактной зоне носит ограниченный местный характер.

в) Когда давление прессования превысит сопротивление сжатию частиц порошка начинается их пластическая деформация и процесс уплотнения вступает в третью стадию. С этого момента пластическая деформация охватывает весь объем каждой частицы, смещение контактов фактически прекращается и они фиксируются.

Аппаратурное оформление процесса

Для процесса используют два связанных вида устройств:

1. пресс-инструмент: пуансон, матрицы, направляющие втулки, кожухи.

Требования: высокая прочность, твердость, износостойкость, вязкость, технологичность.

Материалы: стали У8А, У10А, 9ХС, 12Ф1,ХВГ, Ст 35, 20Х, 4-Х; сплавы ВК-6, ВК-8.

2. пресса

• гидравлические

• механические

Прокатные станы:

• обжатие для взрывного формования

• обжатие для мундштучного формования.

Точность хода подвижный частей, возможность регулировки наполнения пресс-формы, синхронный ход пуансонов, жесткость конструкции.

5. Спекание порошковых материалов

Спекание является одной из наиболее важных технологических операций в ПМ. Оно представляет собой сложный комплекс ф/х явлений, протекающих одновременно или последовательно при нагревании формовок или свободно насыпанного порошка.

Практической целью спекания является достижение определенного уровня требуемых свойств, формирующихся в процессе нагрева исходного порошкового тела.

Таким образом, спекание есть нагрев и выдержка порошковой формовки при температуре ниже точки плавления основного компонента (2/3 Т_пл.) с целью обеспечения заданных и механических и физико-химических свойств.

Чаще всего выделяют 6 основных стадий спекания:

1. возникновение и развитие связей между частицами;

2. образование и рост шеек контактов;

3. закрытие сквозной пористости;

4. сфероидизация пор;

5. уплотнение за счет усадки пор;

6. укрупнение (коалисценция) пор.

Основные процессы, происходящие при спекании:

1. Рекристаллизация – рост одних зерен за счет соседних зерен той же фазы.

2. Уплотнение при нагреве – сохранение объема пор, чтоо приводит к возрастанию плотности.

Основные факторы, оказывающие влияние на ход спекания:

1. свойства исходных порошков;

2. давление прессования;

3. температура спекания;

4. продолжительность спекания;

5. активирование и атмосфера спекания.

Аппаратурное оформление

Печи

1. По типу обогрева или источника энергии

• электрические

• планетарные

2. По принципу работы:

• периодического действия

• непрерывного действия.

3. По характеру среды:

• воздушная

• нейтральная

• восстановительная

• вакуум.

4. по рабочей температуре

• низкотемпературные (до 1250^оС)

• высокотемпературные (выше 1250^оС)

5. По степени механизации:

• автоматические

• полуавтоматические

• неавтоматизированные.