3.3. Формование изделий из порошковых материалов.

Исходные порошковые материалы имеют размеры частиц 0,1 мкм -0,5 мм и характеризуются такими технологическими свойствами, как на­сыпная плотность (плотность в состоянии свободной засыпки), теку­честь, уплотняемость, формуемость.

Текучесть определяется количеством порошка, протекающего в еди­ницу времени через воронку с калиброванным отверстием. Наиболее важ­ным это свойство является для условий автоматизированного производ­ства.

Уплотняемость характеризует способность порошка к уменьшению объема и, следовательно, повышению плотности в результате внешнего воздействия при формовании.

Формуемость - способность порошка сохранять приданную форму и размеры без трещин и осыпания кромок после формования.

Для получения работоспособных изделий из порошковых материалов важное значение имеет подготовка смесей в заданной пропорции путем дозировки компонентов и их перемешивание в барабанных, шнековых и других смесителях. Кроме основных компонентов иногда с целью улучше­ния уплотняемости и формуемости в смеси вводят пластификаторы: па­рафин, стеарин, каучук и т.п. Пластификаторы обычно разлагаются при окончательном спекании изделий.

Формование - это придание порошковому материалу формы, размеров, плотности и прочности, необходимых для выполнения последующих опера­ций изготовления изделий. Наиболее распространено формование (прессо­вание) в металлических матрицах (пресс-формах) путем одностороннего (рис.3.2, а) или двухстороннего формования. Усилие пресса Р и соответствующее ему удельное усилие - (давление прессования р ) ограниче­но прочностью инструмента.

Рис.3.2. Схема одностороннего (а) и двухстороннего (б) формования

1 - пуансоны; 2 - матрица; 3 - порошковый материал

Давление внутри инструмента не может превы­шать 100-1000 МПа, при этом относительная плотность р/р_к достига­ет 0,8-0,9. При меньшем давлении плотность изделия значительно меньше (рис.3.3).

Рис.3.3. Зависимость относитель­ной плотности от давления формования, ρ- плотность изделия из порошкового материала; ρ_к- плотность компактного материала; ρ_н- насып­ная плотность порошка

ρ/ρ_к

1

ρ_н

ρ_к

Р, МПа

В процессе уплотнения под действием давления наблюдается переме­щение частиц, уменьшение пористости, а при значительном давлении просходит пластическое деформирова­ние частичек с возникновением меж­ду ними механического сцепления. Изделие сохраняет свою форму при выпрессовке и последующих опера­циях. Недостатком прессования явля­ется неравномерность уплотнения по высоте и поперечному сечению так как наличие сил трения препят­ствует равномерному распределению давления. При одностороннем прессовании плотность в нижней части меньше, чем в верхней, а под пуан­соном -плотность снижается к центру. Двухстороннее прессование уменьша­ет, но не устраняет неравномер­ность плотности, плотность в сред­ней части изделия меньше, чем на торцах. Снижению неравномерности плотности способствуют смазки (парафин, глицерин и другие) или нало­жение вибрационных колебаний на инструмент.

Кроме прессования в пресс-формах получили распространение и дру­гие способы: гидростатическое формование в капсулах из эластичных ма­териалов, экструзия профилей, прокатка лент.