1.3. Обзор технологического оборудования для формования изделий из металлических порошков

Основным условием успешного внедрения процесса виброформования металлических порошков в производство является его хорошая изученность и наличие соответствующего оборудования, обеспечивающего ощутимое технологическое преимущество.

В настоящее время существует большое количество различных видов оборудования, используемого как для статического формования, виброформования и комбинированного воздействия на металлический порошок в пресс-форме. Все оно, как правило, является экспериментальным и изготавливается в единичных образцах. Сдерживается развитие и внедрение в производство такого оборудования по следующим причинам:

- широким кругом задач, которые могут быть решены с привлечением методов вибрационного формования;

- большим разнообразием порошковых материалов, которые должны быть подвергнуты вибрационному формованию;

- определением физико-механических характеристик уплотняемого металлического порошка при его взаимодействии с вибрирующими рабочими органами оборудования;

- продолжающимся поиском рациональных технологических и конструкторских решении при создании оборудования для вибрационного формования.

1.3.1. Гидравлические прессы

Действие гидравлического пресса основывается на законе гидростатического давления Паскаля, который заключается в том, что внешнее давление на жидкость передается ею во все стороны равномерно.

Схема гидравлического пресса изображена на рис. 1.3. Здесь два цилиндра А и В с диаметрами d и D соединены между собой и наполненные рабочей жидкостью [ ]. Цилиндр малого диаметра обеспечен поршнем, который носит название плунжера, и может оказывать давление на жидкость с помощью рычага L. Клапан V для засасывания рабочей жидкости в цилиндр плунжера, клапан W – для подачи жидкости под поршень цилиндра большого диаметра.

Рис. 1.3. Схема гидравлического пресса для прессования порошков [ ]

Очевидно, что давление F, передаваемое плунжером на жидкость, составляет [ ]:

(1.2)

где Р – усилие, действующее на пуансон;

– площадь пуансона.

В соответствии с законом Паскаля на поршень большего диаметра действует усилие [ ]:

(1.3)

где – площадь поршня диаметром D.

Прессование металлических порошков на гидравлических прессах обеспечивает возможность плавного уплотнения с сравнительно малыми скоростями, что важно при прессовании тонких порошков большими удельными давлениями, когда возможно появление слоев с разной плотностью по плоскостям главных напряжений. Кроме того, при этом обеспечивается возможность любых выдержек заготовки под действием прессования и регуляции режима прессования.

В практике порошковой металлургии чаще всего используют вертикальные прессы верхнего давления (рис. 1.4). На фундаментных стойках расположена нижняя неподвижная плита (стол) 3. В центре стола помещается цилиндр 8 с выталкивающим плунжером 9. Плита 3 соединенная колоннами 6 с верхней неподвижной плитой 5, в которой закреплен рабочий цилиндр 2 с плунжером 1. Вдоль колонн перемещается подвижная плита 4. В боковых приливах стола расположено два цилиндра обратного действия 10 с плунжерами 11, соединенными с подвижной плитой.

Общий вид прессов этого типа показан на рис. 1.5 а, б.

Рис.1.4. Пресс верхнего давления [ ]

1-рабочий плунжер; 2-рабочий цилиндр; 3-стіл; 4-подвижная плита; 5-неподвижная поперечина; 6-колона; 7-гайка; 8-выталкивающий цилиндр; 9-виштовхуючий плунжер; 10-циліндр обратного действия; 11-плунжер цилиндра обратного действия.

а)

б)

Рис. 1.5. Гидравлический пресс-автомат [ ]

1 – гидроцилиндр; 2 – плунжер; 3 - клапан предыдущего заполнения; 4 - резервуар; 5 - стол; 6 - плита; 7 - лоток; 8 - бункер; 9 - питатель; 10 - пневмоцилиндр; 11 - электродвигатель, 12 - весы; 13 - гидроцилиндр питателя; 14 - щит управления; 15 - упоры верхнего выталкивания; 16 - траверса нижнего выталкивания; 17 - нижние выталкиватели; 18 - крышка резервуара; 19 - теплообменник; 20 - манометр; 21 – клапан; 22, 23 – выключатели; 24 – кулачок; 25-27 – маховик; 28 – пускатель электродвигателя; 29 – выключатель; 30 – тяга для пуска лотка

В процессе нижнего давления рабочий цилиндр расположен внизу, а верхняя плита – неподвижная.

Основной характеристикой гидравлического пресса является номинальное усилие, которое развивается плунжером рабочего цилиндра [ ]:

, (1.4)

где – номинальное усилие пресса; – рабочее давление жидкости; D - диаметр плунжера.

Действительное усилие можно вычислить по формуле [ ]:

, (1.5)

где – потери усилия на трение в рабочем цилиндре и цилиндрах обратного действия ( );

– противодавление в цилиндрах обратного действия.