Технологические свойства.
К технологическим свойствам обычно относят:
угол естественного откоса и обрушения;
насыпная плотность;
плотность утряски;
текучесть;
прессуемость и формуемость;
спекаемость.
1. Угол естественного откоса и обрушения.
Угол естественного откоса легко замеряются любым угломером. Для ссыпания порошка на ровную поверхность используют устройство в виде прямоугольного ящика со стеклянными стенками, позволяющего получить наклонную поверхность в виде скошенного клина (рис.1, а) или прибор в виде воронки, из которой порошок ссыпается в виде конуса (рис.1, б). Измерив диаметр основания конуса и его высоту находят tg.
На рисунке 1 (в), в показана схема прибора для измерения угла обрушения. Порошок засыпается в емкость прямоугольной формы из прозрачного материала, снизу снабженную пластинкой, перекрывающей выходную щель прибора. После открывания щели и обрушения порошка измеряют угол обрушения ψ, одновременно можно замерить угол внутреннего трения φ. Прибор позволяет также ссыпать порошки, обладающие текучестью, с образованием конуса для измерения угла естественного откоса α.
Рисунок 1– Приборы для определения углов естественного откоса и обрушения:
а: 1 – вертикальная задвижка, 2 – ящик с прозрачной передней стенкой;
б: 1 – воронка, 2 – задвижка;
в – прибор обрушения
2. Насыпная плотность.
Насыпная плотность – масса единицы объема свободно насыпанного порошка. Ее величина зависит от плотности упаковки частиц порошка при свободном заполнении ими какого-либо объема. Она тем больше, чем крупнее и более правильной формы частицы порошка и чем больше их пикнометрическая плотность. Наличие выступов и неровностей на поверхности частиц, а также увеличение поверхности в связи с уменьшением размера частиц повышает межчастичное трение, что затрудняет их перемещение относительно друг друга и приводит к снижению насыпной плотности.
Измеряется волюмометром.
Величина обратная насыпной плотности наз. насыпной объем.
Величину, обратную насыпной плотности, называют насыпным объемом Vнас, см3/г, который представляет собой объем, занимаемый единицей массы порошка при его свободной насыпке. Насыпная плотность порошка влияет на объемное дозирование и сам процесс формования, а также на величину усадки при спекании (чем меньше насыпная плотность, тем больше усадка).
3. Плотность утряски.
Плотность утряски – сокращение объема без деформации его частиц. При воздействии на свободно насыпанный порошок механических виброколебаний происходит уменьшение объема на 20–50%. Отношение массы порошка к величине этого нового, уменьшенного объема называют плотностью утряски. Максимальная плотность утряски достигается на порошках со сферической формой частиц при минимальной шероховатости их поверхности.
.
Текучесть.
Текучесть, сыпучесть – способность порошка течь в определенных условиях, в частности заполнять формующую полость матрицы, протекать через калиброванное отверстие и т.д.
Текучесть – способность порошка перемещаться под действием силы тяжести. Оценивается временем истечения навески массой 50 г. через калиброванное отверстие Ø 2,5 мм. Зависит от формы порошка. Для влажных и электролитических порошков текучесть может не реализоваться.
Текучесть порошка характеризует его способность с определенной скоростью вытекать из отверстий, что очень важно для рациональной организации процесса прессования: хорошая текучесть нужна для быстрого и равномерного наполнения пресс-формы при объемном дозировании порошка.
Текучесть обычно уменьшается при уменьшении размеров частиц, т. к. тонкие порошки обладают, большей удельной поверхностью. Увеличение шероховатости, усложнение формы частиц также уменьшает текучесть; окисление порошков может повышать текучесть, т. к. при этом снижается коэффициент трения и сглаживается рельеф поверхности частиц. Влажность порошка отрицательно влияет на текучесть, Для определения текучести порошка используют конусные воронки с калиброванными отверстиями. Просушенную навеску .порошка (50 – 100. г.) засыпают в воронку диаметром 2.5 мм.
К = ( rn) / P ,
где - время вытекания навески порошка, сек;
r – радиус выходного отверстия воронки, мм;
Р – масса навески порошка, г;
n – коэффициент, равный. 2,58-3,80.
Чем больше К, тем худшую текучесть имеет порошок и наоборот.
Текучесть порошка обычно уменьшается, а время истечения возрастает при увеличении удельной поверхности и шероховатости частиц, а также усложнении их формы, так как при этом затрудняется относительное перемещение частиц. Окисление в большинстве случаев повышает текучесть порошка в связи с уменьшением коэффициента трения и сглаживания рельефа поверхности частиц. Значительно понижает текучесть влажность порошка.
5. Формуемость, прессуемость, спекаемость.
Уплотняемость – показывает их способность к уменьшению занимаемого объема под. воздействием давления или вибрации. По ГОСТ 25280-82 эта характеристика оценивается по плотности прессовок, изготовленных при давлениях прессования 200,400,500,600,700 и 800 МПа в цилиндрической пресс-форме. Данные по уплотняемости порошка представляют в виде графика зависимости плотности прессовок от давления прессования.
Прессуемость – способность порошка образовывать под действием давления тело, имеющее заданные размеры, форму и плотность. Эта характеристика дает качественную оценку свойств порошка, комплексно связанную с уплотняемостью и формуемостью.
Формуемость порошка оценивают его способностью сохранять приданную ему в результате прессования форму в заданном интервале пористости. Определение формуемости. Порошок должен не только хорошо (с технологической точки зрения) уплотняться, но и обладать хорошей формуемостью. Чаще всего ее оценивают минимальным давлением прессования или максимальной пористостью, при которых прессовка сохраняет форму, а кромки ее не осыпаются.
Метод определения прессуемости порошков (кроме порошков твердых сплавов) устанавливает международный стандарт ISO 3927. Метод заключается в прессовании порошка в пресс-форме и последующем определении плотности выпрессованной прессовки. Плотность (масса единицы объема) такой прессовки и является мерой уплотняемости (при приложенном давлении). Метод предполагает одноосное сжатие порошка при его уплотнении. Для прессования порошков используют матрицы из твердого сплава или инструментальной стали, позволяющие получить цилиндрические или прямоугольные прессовки. Цилиндрические прессовки должны иметь диаметр 20…26 мм и отношение высоты к диаметру 0,8…1,0. Прямоугольные прессовки должны иметь размеры в плане 30×12 мм и толщину 5…7 мм.
Необходимость выполнения высказанной рекомендации объясняется тем, что в этом случае усилия на внешнее трение оказываются незначительны, плотность прессовки по объему распределена относительно равномерно, т.е. с достаточной степенью точности можно считать, что измеряемое усилие практически полностью затрачено собственно на уплотнение порошка.
Образцы формуют на прессе усилием до 500 кН с погрешностью регистрации усилия ±2%. Скорость возрастания усилия при прессовании должна быть не более 50 кН/с.
Чтобы получить диаграмму прессуемости γ=f(p) (р – давление прессования), необходимо спрессовать ряд образцов при различных давлениях: 200, 400, 500, 600 и 800 кПа.
Плотность образцов γ=m/v, где m – масса в г, v – объем в см3 , рассчитывают после взвешивания прессовки с погрешностью ±0,001 г и вычисления объема по размерам, измеренным с погрешностью ±0,001 мм. Диаграмма прессуемости бронзового порошка показана на рисунке 2, на котором плотность представлена в относительных единицах.
Спекаемость – качественная характеристика способности порошка превращаться в консолидированное тело при спекании. Определение спекаемости. Для большинства металлов температура спекания лежит в пределах 60…75 % от температуры плавления. Поэтому для практической оценки спекаемости выбирают две-три температуры в этом диапазоне и, предварительно оценив геометрические размеры и плотность спрессованных образцов, спекают их при выбранных температурах. После спекания снова замеряют плотность и размеры образцов, по которым рассчитывают усадку их в результате спекания.