книги из ГПНТБ / Технология электрокерамики

воздействия стремятся к нулю [Л. 5-94]. Таким образом, при вибри­

Все многообразие схем уплотнения порошковых материалов под воздействием вибрации можно свести к трем группам:

1)уплотнение порошка, находящегося в внбрпруемом контей­ нере, под действием собственного веса или незначительного стати­ ческого давления;

2)уплотнение порошка в неподвижном или плавающем контей­ нере иод воздействием вибрационных импульсов, сообщаемых ему нижним вибрирующим пуансоном;

3)уплотнение порошка в плавающем или неподвижном контей­ нере под воздействием вибрации, сообщаемой ему верхним вибри­ рующим пуансоном.'

Схемы уплотнения могут отличаться направленностью сообщае­ мых колебаний (вертикальные, горизонтальные, тангенциальные), воз­ можны также различные комбинации этих схем. Отдельно следует рассма­ тривать процессы вибрационного прессо­ вания, когда пуансоны, кроме вибрацион­ ных импульсов, передают порошку и значительные давления. Свободным впброуплотненнем получали заготовки из глинозема, железа и меди.

На протяжении последних лет в Ин­ ституте физической химии АН СССР

проводятся работы по исследованию формования изделий из порошковых ма­ териалов методом вибрационного уплот­ нения. Процессы формования изделий из различных порошков изучались на основе принципов физико-химической ме­ ханики, позволяющих управлять струк-

опорами помещается пресс-форма. На нижней подвижной о;<сре жестко крепится вибратор. Вибрация иа порошок передается через нижний пуансон. Величина давления может меняться в зависимости от количества пружин и степени их сжатия [Л. 5-103].

137

Плотность заготовок, полученных свободным внброуплотПсппеМ, часто бывает невысока. Причины этого явления обусловлены струк­ турными особенностями порошка: высокой дисперсностью, наличием пластичного и непластпчного компонентов, разницей в их плотно­ стях и др. Вибрационное уплотнение непластичпых материалов,

всегда возрастание плотности в зависимости от давления характе­ ризуется определенным максимумом. При давлениях, превышающих величину этого максимума, укладка частиц ухудшается и возможно даже разрушение брикета. Виброуплотпеине под давлением выпол­ няют по следующей схеме: навеску порошка засыпают в контейнер, закрепленный па столе вибростенда, который предварительно на­ страивают на определенный виброрежим. Далее включают вибра­ тор, пуансон с тарированным грузом опускают в контейнер только

138

достаточно просто изготавливаемых пластмассовых. Следует, одна­ ко, заметить, что динамические усилия, возникающие в полуфабри­ кате в процессе виброуплотненпя, значительно превышают величины статического давления. Так как глубина воздействия вибратора ограничена, для прессования изделий крупных размеров применяют двустороннее вибрирование (вибрирующие пуансоны).

5-14). В начальный период прессования вибрация от матрицы передается на неуплотнеиный

порошок и происходит лучшее пропрессовываине слоя порошка, чем при передаче вибрации только через пуансоны. В последующие периоды прессования, когда трение порошка о стенки матрицы воз­ растает, вибрация матрицы снижает силу трения, перемещаясь вдоль оси в вертикальном направлении.

Так как при вибрационном уплотнении по схеме вибрирующего контейнера, когда впбрнруемый порошок уплотняется без внешнего давления, плотность порошка увеличивается только за счет струк­ турной деформации порошкового тела, происходит более правильная укладка частиц относительно друг друга. Достигаемая при этом

139

Таким образом, вибрационным уплотнением с последующим спека­ нием можно получать изделия практически с любой плотностью.

При этом следует отметить, что поры в брикете не имеют какой-

кой плотности практически без приложения внешнего давления п отсутствие неравномерности в распределении плотности по всему объему брикета. Этим методом можно изготавливать изделия прак­ тически с любым отношением высоты к диаметру при строго равно­ мерном распределении плотности по высоте.

Сопоставление относительной эффективности изготовления полуфабриката вибрированием и гидростатическим прессованием

ся мгновенные давления, превышающие сопротивление деформации частиц в местах их контакта, что, собственно, приводит к пласти­

140

верительным прессованием заготовок, табл. 5-5). В табл. 5-5 приня­ ты следующие обозначения: В — вибрирование, ГП — гидростатиче­ ское прессование.

Изделия, изготовленные по обоим методам, характеризуются одинаковыми свойствами. Вместе с тем следует отметить, что вибра­ ционный метод имеет некоторые преимущества перед гидростатиче­ ским. При вибрировании не вводят связующую добавку, уплотнение достигается быстрее, требуется меньше оборудования, формование осуществляют в одну операцию. Различие в материале и его зерно­ вом составе требует разных условии вибрирования, однако массы всех составов можно успешно уплотнять вибрированием, при этом важнейшее значение имеет зерновой состав.

По сравнению с другими методами формования вибрационный характеризуется большим числом регулируемых параметров самого процесса в большом диапазоне: это позволяет определять оптималь­ ные условия для достижения максимального уплотнения различных масс. При этом методе не происходит упругого расширения сырца после окончания формования, однако при неправильных условиях вибрирования (чрезмерно большой амплитуде, добавке поверхност­ но-активного вещества, чрезмерной влажности) наблюдается расслое­

засыпанной в форму, перед осуществлением статического прессова­ ния. В этом случае достигается равномерное распределение и пред­ варительное уплотнение массы в объеме формы, в результате чего повышается плотность и улучшается однородность полуфабриката Существенно важной является возможность изготовления вибри­ рованием крупногабаритных изоляторов высокой плотности, именно для этой цели способ формования вибрированием наиболее перс­ пективен [Л. 5-104]. Экспериментально показано, что вибрирование можно использовать для формования и полых изделий весьма слож­ ной конфигурации, так как при вибрировании коэффициент трения массы стремится к минимальному значению, т. е. вибрируемая дис­ персная система с точки зрения деформируемости приобретает свойства жидкости и поэтому способна равномерно заполнять любую форму. Продолжительность заполнения массой сложной формы пря­ мо пропорциональна ее сложности и обратно пропорциональна ве­

личине амплитуды вибрирования.

При этом целесообразно для увеличения плотности укладки по­

широкого использования в практике недорогих низкочастотных ви­

чаются более высокой прочностью, стойкостью к термоударам, вы­ сокими теплоизоляционными свойствами и т. д. Брикеты, полученные при вибрировании волокон нихрома диаметром 40—100 мкм и дли­ ной 5—12 мм, а также волокон молибдена диаметром 50 мим и

141

5-9. УДАРНОЕ ПРЕССОВАНИЕ

В СССР процесс ударного прессования металлических порошков исследуют в закрытых пресс-формах. Для этих целен применяют установки, прессующая плита (или снаряд) которых приводится

стружки цветных 1металлов. В металлокерамическом производстве он нашел применение для изготовления изделий из беспористых много­

К перспективным относится также метод гидродинамического прессования. В установке гидродинамического прессования, обеспе­ чивающей скорости деформирования до 340 сек~1, давление поро­ ховых газов при воспламенении порохового заряда в специальной камере через поршень передается па воду, в которую помещается порошок в резиновой оболочке. Установки не требует высокой гер-

142

метпчпостп, чем выгодно отличаются от гидростатов. Этот способ можно использовать для прессования деталей сложной формы с равномерным распределением плотности. Спрессованные изделия

.характеризуются более высокими механическими свойствами по срав­ нению с изделиями, изготовленными методом гидростатического прессования.

В последние годы в порошковой металлургии псе большее рас­ пространение получают способы прессования различных морошкой с использованием импульсных методов пагруженпя. Для создания импульсных нагрузок применяют энергию взрывчатых веществ (бри­

рость снаряду, перемещающемуся но стволу. Снаряд ударяет по пуансону, которым и производит прессование.

2. Использование давления сгорания пороха в закрытом объеме. В этом случае имеются две возможности: а) пороховые газы не­ посредственно действуют на прессуемый порошок; б) давление по­ роховых газов передается на прессуемый порошок через жидкость.

Способ передачи давления пороховых газов па прессуемый по­ рошок через жидкость — гидродинамический в отличие от гидро­ статического мало изучен. Лабораторная модель показана на рис. 5-15. Ударный механизм накалывает капсюль-жевело 3, который воспламеняет пороховой заряд •/. Пороховые газы срезают метал­ лическую мембрану 5 и создают давление в рабочей полости уста­ новки. Параметры прессования (величина и скорость нарастающего давления) фиксируются тепзометричеекпм динамометром 9 и запи­ сываются осциллографом.

Следует отмести к перспективным метод изготовления изделий сложном формы гидродинамическим прессованием, обеспечивающим достижение высокой и равномерной плотности полуфабриката. При использовании этого метода исключается необходимость изготовле­ ния пресс-форм.

5-10. ВЗРЫВНОЕ ПРЕССОВАНИЕ

мого мгиовекио возрастающим давлением взрывной волны. Такому

прессованием и спеканием. Прессование взрывом возможно осуще­ ствлять в воздухе, в воде и другой жидкой или газообразной среде. Источником энергии служат бризантные взрывчатые вещества.

Изделия, полученные методом взрывного прессования, характе­ ризуются плотностью, близкой к 100%, и высокими механическими свойствами. Исследование микроструктуры материала брикетов, по­ лученных взрывным прессованием, по сравнению с таковой брикетов, изготовленных статическим или ударным прессованием, показало,

143

что микроструктура при импульсных нагрузках определяется харак­ тером ii скоростью приложения последних. При этом увеличение

Метод взрывного прессования имеет еще п следующие преиму­ щества: возможность применения давлении широкого диапазона н различных скоростей прессования; возможность прессования порош­ ков, не поддающихся уплотнению другими методами (графит, вольф­ рам, алюминиевая пудра и др.); возможность получения изделий сложной формы ii больших размеров при низких капитальных за­ тратах; оперативность и гибкость производства, что делает этот метод экономически эффективным даже при малых сериях изделии.

Известно, что в результате механической обработки, например помола в шаровой мелышце, возникают значительные микроиапряжеипя, которые оказывают существенное влияние па активность спекания различных порошков. Однако для создания больших на­ пряжений необходим продолжительный помол. С этой точки зрения взрывное прессование представляет собой новый способ получения порошков с высоким уровнем напряжений.

окиси алюминия и па его поведение при спекании с помощью рент­ геновского анализа и электронной микроскопии. Для проведения экспериментов была выбрана следующая методика: в капсулах из низкоуглеродистой стали длиной 76,2 мм и диаметром 25,4 мм вы­ сверливали полости цилиндрической формы, в которые с помощью поршня и молотка набивали исследуемый порошок, затем капсулы завинчивали болтами и обертывали листовым взрывчатым материа­ лом. После взрыва порошки извлекали и примеси железа удаляли с помощью магнита. Из каждой капсулы отбирали пробы с целью определения влияния взрыва на пространственное распределение на­

Из порошков с самым высоким уровнем напряжений были из­ готовлены образцы, которые обжигали в стандартных условиях вме­ сте с контрольными. Исследованию были подвергнуты следующие порошки: 1) аналитически чистая окись алюминия; 2) тот же поро­ шок после обработки взрывом (из капсулы); 3) аналитически чистая окись алюминия после сухого помола в виоромельнице в течение 8 ч. Образцы для спекания приготовляли гидростатическим прессо­

цилиндра; порошок, не подвергавшийся никакой обработке, вел себя сходным образом; образец из молотого материала хорошо прессо­

После взрыва уровень напряжений в материале значительно превышал уровень напряжений, создаваемых в результате 8-часового помола в внбромелышце; при этом более высокий уровень напря­ жений наблюдался в капсулах, обернутых взрывчатым материалом

144

Для большинства материалов, если не использовать бумажную

мический наполнитель лента ведет себя подобно обычному термо­

стификатора и керамики (Ю3 из). 'Поэтому зазор между роликами должен находиться в требуемых пределах. Для получения листов малой толщины существенное значение имеют следующие условия: точный контроль температуры на поверхности роликов; прочность машины, большое число ступеней прокатки.

Связка (обычная связка плюс пластификатор) должна удовле­ творять следующим требованиям: образовывать термопластичный материал, который не прилипает к валкам, а после прокатки обра­ зует гибкую ленту, которую можно легко резать н штамповать, не опасаясь выкрашивания; содержать достаточно большое количество керамического порошка в смеси; легко испаряться при средних температурах в виде нетоксичных газов; разлагаться и ие образовывать горючих газов; растворяться в негорючем и нетоксич­ ном растворителе.

Для получения гомогенной смеси термопластификатора и кера­ мического порошка обычные методы смешивания не применимы. Поэтому для смешивания используют растворимую связку (метилцеллюлоза и поливиниловый спирт с глицерином в качестве пласти­ фикатора). Однако при хранении ленты становятся очень хрупкими. Другой связкой служит нитроцеллюлоза, растворенная в ксилоле или ацетоне. Полнметакрилат, пластифицированный фталатом (рас­ творитель-ксилол), вздувается при нагревании и лента разрушается. Синтетические каучуки могут быть хорошими связками, но их трудно выжигать. Полистирол с диоксилфталатом в качестве пла­ стификатора и трнхлорэтплеиом в качестве растворителя является

146