Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и технология процессов прессования ЭНМ. Учебное пособие
.pdf
30
1
5
7. Образец нагружен, как показано на рисунке. Определить
деформации, если материал изотропен, Е = 70 ГПа и коэффициент
Пуассона µ = 0,3. Обратите внимание на направление приложения
сдвиговых напряжений.
По условию задачи:
σх= 500 МПа,
σу= - 300 МПа;
τху = 150 МПа
Решение:
μ = -
у
- коэффициент Пуассона
х
описывает сокращение поперечных
размеров образца при растяжении его
в направлении оси х.
Если напряжения приложены в двух поперечных направлениях,
то суммарная деформация зависит от обоих напряжений:
εх = -
х
− μ
, εу = − μ
х
+
.
Эти уравнения применимы для линейно-упругих материалов, т.е.
для тех, которые описываются уравнением Гука.
εх =
εу = −
∙
–
∙
,∙∙
∙
,∙(∙)
∙
+
(∙)
∙
= 8,43∙10-3
= - 6,43∙10-3
Сдвиговые напряжение τ и деформация γ связаны при помощи
модуля сдвига G:
G =
()
,
τ = G∙γ или γ = τ/G.
γ = τху /G =
ху()
Е
∙∙(,)
=
∙
= 5,57∙10-3.
Ответ: εх = 8,43∙10-3;
εу = - 6,43∙10-3;
γ = 5,57∙10-3.
31
8. Что входит в комплект пресс-инструмента?
9. Какими свойствами характеризуется порошковый материал (ПМ)?
10. Какие характеристики относятся к физическим, химическим и
технологическим свойствам порошков?
11. Из каких составных частей состоит ПМ?
12. Какие виды классификаций порошков вы знаете?
13. Какие технологические свойства порошков являются наиболее
важными?
14. Какие методы измерения плотности изделий вы знаете?
15. Как определяется коэффициент уплотнения?
16. Для каких целей применяются флегматизаторы (технологические
связки) в составах ВВ?
17. В каких составах применяются флегматизаторы?
18. Какой нежелательный эффект может вызвать применение
флегматизатора в составах ЭНМ?
19. Как влияет воздух, захватываемый при засыпке порошка в
матрицу, на свойства прессованного изделия?
20. Какими приемами можно снизить влияние воздуха на качество
изделий при прессовании?
21. Что происходит с прессованным изделием после выталкивания его
из матрицы?
22. Каковы основные отличия между порошкообразным материалом и
жидкостью?
32
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ПРЕССОВАНИЯ,
ИХ АНАЛИЗ
Существующие способы прессования по характеру силового
воздействия на порошкообразный материал можно разделить на
статические, динамические и импульсные (рис. 2). Из приведенных
трех групп способов механического уплотнения для формования
изделий из ЭНМ широко используются статические методы [1-3].
Из динамических способов уплотнения ЭНМ были опробованы:
− уплотнение в вибрирующий корпус;
− вибротрамбовка;
− вибрационное прессование;
− виброшнекование.
Вибрационное воздействие на порошковый материал при его
уплотнении приводит к снижению давления и, что особенно важно,
обеспечивает равномерное распределение плотности по объему
прессованного заряда. Однако ни один из перечисленных
динамических способов не нашел широкого применения для
формования разрывных зарядов из-за сложности используемого
оборудования и повышенной опасности процесса уплотнения.
При импульсном прессовании действующие на ЭНМ силовые
факторы действуют кратковременно, так же, как и при динамических
нагрузках. Нагружение порошкового материала происходит за счет
действия ударных волн, образуя области возмущений, в которых ЭНМ
находится в напряженно-деформированном состоянии.
К импульсным методам уплотнения ПМ относятся электро- и
магнитоимпульсное прессование. Интенсивность силовых нагрузок на
уплотняемый порошкообразный материал при импульсных способах
прессования очень высока, поэтому они также не нашли широкого
применения для уплотнения ЭНМ из-за высокой опасности процесса
уплотнения.
Из статических способов наибольшее распространение
получили следующие варианты прессования: одностороннее
прессование в замкнутой матрице («глухое» прессование);
двухстороннее, послойное и порционное; прессование с распрессовкой
брикетов, проходное и гидростатическое.
Одностороннее прессование осуществляется в пресс-инструменте (рис. 3), состоящем из матрицы 2, поддона 3 и пуансона 1.
33
Рисунок 2.
Классификация способов механического
уплотнения
34
Для выталкивания прессованного изделия из матрицы
используется подставка (стакан) для выталкивания. Для формования
изделий заданных размеров применяется ограничитель, который
устанавливается между пуансоном и матрицей.
Односторонним прессованием можно получать сплошные
цилиндрические заряды, если матрица цилиндрическая, а пуансон и
поддон имеют плоские торцы (рис.3.а); канал (рис.3.б) или
кумулятивную выемку – коническую, сферическую и другого вида
(рис.3.в), когда поддон или пуансон будут иметь соответствующую
форму.
а б в
Рисунок 3. Схемы одностороннего прессования
Процесс прессования осуществляется в следующей
последовательности: навеска порошка, величина которой определяется
размерами изделия и его плотностью, засыпается в матрицу,
установленную на поддон. Затем в матрицу вставляется пуансон и,
подготовленная таким образом сборка, устанавливается по центру
нижней плиты пресса. После этого с помощью верхней подвижной
плиты пресса через торец пуансона, вручную, происходит
предварительное поджатие сборки. Включается привод пресса, с
помощью которого давление рабочей жидкости передается на плунжер
пресса, а через него на прессуемый порошок. По достижении
заданного уровня давления (контролируется манометром,
установленным на гидроприводе пресса) производится выдержка под
этим давлением в течение 8−10 секунд. Выдержка в конце
прессования необходима для релаксации (снижения) внутренних
напряжений, возникающих в сформованном изделии в процессе
35
прессования. После сброса давления поддон удаляется из матрицы,
сборка устанавливается на подставку для выталкивания и
сформованная прессовка определенным усилием пресса выталкивается
из матрицы.
В процессе одностороннего прессования между порошком и
стенками матрицы возникают силы трения, которые приводят к
снижению давления по высоте прессованного изделия. Наибольшая
величина давления наблюдается непосредственно под прессующим
торцом пуансона, которая затем снижается по мере удаления от торца
пуансона к торцевой поверхности поддона. В результате
сформованные изделия имеют разную плотность по высоте:
максимальную под торцевой поверхностью пуансона и минимальную
− у торца поддона. Поэтому для получения изделий с более
равномерным распределением плотности их формуют в матрицах с
двумя подвижными пуансонами, т.е. методом двустороннего
прессования [1−3].
Двухстороннее прессование может быть реализовано в двух
вариантах (рис.4).
При прессовании в неподвижной матрице (рис.4.а) усилие со
стороны пресса прикладывается одновременно к двум пуансонам,
которые перемещаются навстречу друг другу.
а б
Рисунок 4. Схемы двухстороннего прессования
36
При использовании пресс-инструмента с «плавающей» матрицей
d
(рис.4.б), преждевременному опусканию матрицы относительно
нижнего пуансона препятствует пружина, уравновешивающая массу
матрицы, верхнего пуансона и навески порошка. При приложении
усилия к верхнему пуансону вначале происходит одновременное
перемещение верхнего пуансона и матрицы. При этом уплотняются
нижние слои порошка, прилегающие к нижнему пуансону. По мере
увеличения усилия прессования и сжатия пружины перемещение
матрицы прекращается. За счет продолжающегося движения верхнего
пуансона прессуются верхние слои порошка.
При одностороннем прессовании можно получить качественные
прессованные изделия, если отношение высоты к диаметру изделия не
превышает двух (т.е.
соответственно, четырех диаметров.
Послойное прессование применяется для получения более
равномерной плотности по объему прессованного изделия. После
прессования первой порции порошка пуансон извлекают из матрицы, в
нее засыпают вторую порцию порошка, вставляют пуансон и
прессование повторяют. Операции прессования и засыпки
повторяются до тех пор, пока не будет сформовано изделие заданной
длины.
Метод послойного прессования имеет следующие достоинства:
возможность получения заданной плотности изделия при меньших
давлениях по сравнению с односторонним прессованием; снижается
общее усилие прессования за счет последовательного уплотнения
подаваемых порций порошка. При этом небольшие по высоте слои
порошка пропрессовываются более равномерно по всему объему.
Другими словами, процесс пластической деформации в зернах
уплотняемого порошка, а, следовательно, практически во всех
микрообъемах прессованного изделия происходит более полно.
Порционное прессование является усовершенствованным
методом послойного прессования, схема которого представлена на
рис. 5. Порционное прессование применяется, как правило, при
формировании заряда ВВ непосредственно в корпусе изделия.
Сущность процесса порционного прессования заключается в подаче
ВВ в зону прессования мелкими порциями и уплотнении каждой
отдельной порции. Метод порционного прессования позволяет
h
2), а при двухстороннем прессовании,
37
снаряжать корпуса боеприпасов мощными взрывчатыми составами,
например, A-IX-2 [2].
Прессующий инструмент 1 представляет собой цилиндрический
стержень, диаметр которого на 1-2 мм меньше диаметра очка под
взрыватель. На наружной поверхности инструмента имеется канавка
для подачи ВВ.
а б
Рисунок 5. Схема порционного прессования:
начало (а) и конец (б) прессования;
1 − пуансон (прессовочная пята); 2 − корпус изделия;
При подъеме пуансона вверх, внутрь корпуса подается новая
порция порошка. После каждой запрессовки очередной порции
порошка, корпус боеприпаса или пуансон, с помощью поворотных
механизмов, поворачивается вокруг оси на определенный угол,
зависящий от конфигурации и размеров прессующей части пуансона.
Снаряжение боеприпаса происходит в две стадии. Вначале
порошок нагнетается в периферийную полость между стенкой каморы
боеприпаса и инструментом, при возвратно-поступательном движении
последнего. Затем происходит прессование ЭНМ в центральной зоне и
окончательное уплотнение периферийной зоны изделия по мере
выхода инструмента из корпуса.
Так как прессующий инструмент перекрывает своим торцом
только часть площади прессуемого изделия, то в процессе формования
происходит поворот корпуса боеприпаса, либо самого инструмента
таким образом, чтобы за несколько ходов инструмент последовательно
перекрывал всю площадь прессуемого изделия.
3 − запрессованное ВВ
38
Порционное прессование производится на специальных прессах
порционного прессования, разработанных в Красноармейском научноисследовательском институте механизации (КНИИМ).
Для обеспечения безопасности прессования кинематическая
схема пресса предусматривает поворот заполняемого корпуса только в
момент холостого хода прессующего инструмента, когда не
происходит силового воздействия на ВВ.
Преимуществом порционного прессования по сравнению с
послойным прессованием является то, что при порционном
прессовании отсутствует операция извлечения пуансона из матрицы
(корпуса) при загрузке новой порции порошка, что значительно
повышает производительность прессового оборудования и
безопасность процесса прессования. Кроме того, рассмотренный
метод за счет прессования мелких порций порошка и уплотнения
каждой отдельной порции обеспечивает равномерность свойств
прессованного состава по высоте.
Горячее прессование − процесс прессования ПМ при их
одновременном нагреве или его еще называют спеканием под
давлением, т.е. это совмещенный процесс прессования и спекания,
проводимый при (0,3−0,8)Т
формуемого материала.
пл.
Преимущество горячего прессования по сравнению с обычным
спеканием – получение брикетов с минимальной пористостью при
сравнительно малых давлениях прессования. Внешнее давление
является способом активации процесса спекания: сила внешнего
давления способствует увеличению критического размера пор, в
результате чего поры спекаются (аннигилируются) быстрее и легче.
Благодаря нагреву уплотнение протекает гораздо интенсивнее, чем
при обычном прессовании. Это позволяет значительно уменьшить
давление прессования.
Механизм уплотнения пористой структуры идентичен
механизму спекания. Изделия обладают высокой прочностью,
большим удлинением, мелкозернистой структурой, т.е. они
качественнее, чем изделия, полученные путем раздельного
прессования и последующего спекания.
Ограничивают применение горячего прессования – малая
производительность и сложное оборудование процесса,
ограниченность форм и размеров изделия.
39
Гидростатическое прессование. Сущность гидростатического
метода прессования заключается в следующем (рис. 6). В
толстостенную стальную камеру, заполненную водой, погружают
герметичную пресс-форму, заполненную взрывчатым составом или
заготовкой, предварительно уплотненной в жесткой пресс-форме до
плотности 0,70−0,85 от требуемой плотности детали [2].
Конструктивно пресс-форма может быть выполнена из
эластичного материала полностью или частично (одна из
поверхностей детали оформляется эластичным материалом, а другие −
металлом). Затем камеру закрывают и создают в ней давление, которое
согласно закону Паскаля распределяется одинаково во всем объеме
жидкости и действует на материал в оболочке с одинаковой силой во
всех направлениях. После выдержки при заданном давлении давление
в камере снимают, камеру открывают и извлекают пресс-форму.
а б
Рисунок 6. Схема гидростатического прессования:
начало (а) и конец (б) прессования;
1 − плунжер гидростата; 2 − камера гидростата; 3 − эластичная оболочка;
4 − взрывчатый состав; 5 − деталь из взрывчатого состава
При гидростатическом прессовании частицы порошка,
прилегающие к оболочке, перемещаются вместе с нею, при этом
сжатие порошка является всесторонним и равномерным по величине
во всех направлениях. В результате плотность прессованного изделия
практически одинакова по его объему.
При данном методе прессования обеспечивается не только
равномерная плотность изделия, но изменяется его структура, она
становится практически изотропной, что обусловливает одинаковые
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]