2. Процеси, що проходять при пресуванні

Пресування являє собою формування металічного порошку під дією тиску. Вже при насипанні порошку в форму поверхневі шари частинок сприймають контактне навантаження. У зв’язку з цим дійсні величини контактних тисків внаслідок малої кількості величини початкових поверхонь дотикання досягають таких значень, при яких виникають пластичні деформації або місцеві руйнування.

Під контактною поверхнею мають на увазі ту частину загальної зовнішньої поверхні всіх частинок порошку або брикету, яка характеризується дотиканням частинок між собою і через яку передаються напруження. Контактна поверхня може бути досліджена візуально (після руйнування зразка по відбитках на частинках) або ж шляхом вимірювання електроопору за формулою:

,

де S_H – номінальне січення зразка;

S_K – величина контактної поверхні в цьому номінальному січенні зразка;

λ – питома електропровідність;

λ_к – контактна (реальна) питома електропровідність пористого зразка.

Сутність процесу пресування порошку заключається в зменшенні його початкового об'єму обтискуванням, тоді як при деформуванні компактного матеріалу його об'єм залишається постійним (змінюються тільки геометричні розміри). Об'єм порошкового тіла при пресуванні змінюється в результаті заповнення пустот між частинками за рахунок їх зміщення і пластичної деформації.

При пресуванні часто спостерігається неоднорідний розподіл густини по об'єму брикету як в осьовому так і в радіальному напрямі, що обумовлено затратою зусилля пресування на подолання зовнішнього тертя порошку в елементи прес-форми (стінка внутрішньої порожнини матриці і торцеві поверхні верхнього і нижнього пуансонів). Тертя між частинками не викликає появи градієнта густини по висоті і січенню брикету.

При односторонньому пресуванні щільність зростає в напрямку верхнього пуансона. При чому частинки біля стінки внутрішньої порожнини матриці прес-форми просуваються на меншу відстань, ніж в центральній частині брикету. В горизонтальному напрямі у верхньому шарі під пресуючим пуансоном густина зростає від центра до периферії, а в нижньому шарі - навпаки.

При двохсторонньому пресуванні (коли тиск до брикету прикладається одночасно зверху і знизу) більш щільними виявляються верхня і нижня частини брикету, тоді як в середині зберігається зона пониженої густини, яку називають нейтральною.

Нерівномірна густина брикету може мати прямий вплив на спотворення форми і розмірів брикету при спіканні, а також викликати небажану зміну властивостей спеченого виробу.

3. Бічний тиск

Порошок у прес-формі під час ущільнення у відомому ступені веде себе аналогічно рідині і намагається розтікатись в сторони, в результаті чого виникає тиск на стінки прес-форми, який називають бічним.

Однак, на відміну від рідини, яка рівномірно передає прикладений до неї тиск у всіх напрямках, в порошку спостерігається значна нерівномірність його розподілу. В результаті ступінь стискання порошку в різних січеннях неоднаковий, а на бічні стінки прес-форми передається значно менший тиск, ніж в напрямку пресування, в основному із-за тертя між частинками, заклинювання та інших факторів, що утрудняють переміщення частинок в сторони. В зв'язку з цим важливою величиною є так званий коефіцієнт бічного тиску ξ, що являє собою відношення бічного (горизонтального) тиску (р_г), тобто тиску порошку на одиницю поверхні стінки прес-форми, до тиску пресування (р):

ξ= р_г/p≤1;

ξ= р_г/p=μ/(1- μ), а μ=ξ/(1+ξ),

де μ – коефіцієнт Пуасона.

Бічний тиск зменшується по висоті брикетів так як сили тертя, які виникають між частинками порошку, що переміщаються і стінками прес-форми, зменшують величину осьового тиску пресування.