Способ прессования порошковых материалов

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу прессования порошковых материалов. Цель изобретения - повышение и стабилизация плотности материала. В процессе прессования измеряют остаточное давление на пуансоне в момент отсутствия давления на матрице. При этом изделие считают годным, когда остаточное давление на пуансоне не меньше расчетного, определенного по соотношению P<SB POS="POST">разг</SB><SP POS="POST">.р</SP>=P(1-2<SP POS="POST">.</SP>ξ<SP POS="POST">.</SP>F<SP POS="POST">.</SP>H/D)/1+4<SP POS="POST">.</SP>ξ<SB POS="POST">р</SB><SP POS="POST">.</SP>F<SP POS="POST">.</SP>H/D , где P<SB POS="POST">ра3г</SB><SP POS="POST">.</SP><SB POS="POST">р</SB> - расчетное давление на пуансоне при разгрузке, когда давление на матрице равно нулю, МПа

P - давление прессования, МПа

H, D - соответственно высота и диаметр прессовки, мм

ξ, F - коэффициенты бокового давления и внешнего трения при прессовании

ξ<SB POS="POST">р</SB> - коэффициент бокового давления при разгружении. Значение остаточного давления при прессовании порошка ниобия 36,3 МПа (P=550 МПа), нитрата калия 42,8 МПа, (P=200 МПа), нитрата натрия 61,0 МПа (P=200 МПа). Плотности прессовок 5,69, 2,03 и 2,13 г/см<SP POS="POST">3</SP> соответственно, вместо 5,51, 2,01 и 2,03 по известному способу. Неравноплотность полученных образцов на @ 30% меньше, чем в известном способе. 1 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (!9) (И1 (51)5 В 22 F 3 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р(1-2 g f -)

Н м

D (1)

1+4, f3

D где Р— расчетное остаточное давление на пуансоне при pasгрузке, когда давление иа Ф матрице равно нулю МПа, Ь

P — давление прессования, МПа, Н D — соответственно высота.и диаметр прессовки, мм;

f — соответственно коэффициенты бокового давления и

1 (21) 4285747/23-02 (22) 15.07.87 (46) 07,01,90, Бюл, !! - 1 (72) M,В,Скотников, Б.П,Прилепкин и Л,Я,Кашпоров (53) 621.762.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 996099, кл. В 22 F 3/02, 1983.

Скотников М.В, и др, Определение коэффициентов бокового давления и внешнего трения. Порошковая металлургия, 1985, М 6, с. 14-17, (54) СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу прессования порошковых ма. териалов, Цель изобретения — повыше" ние и стабилизация плотности материала. В процессе прессования измеряют остаточное давление на пуансоне в момент отсутствия давления на матрице.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу прессования порошковых материалов.

Цель изобретения — повышение и стабилизация плотности материала.

В процессе прессования измеряют остаточное давление на пуансоне в момент отсутствия данления на матрице. При этом изделие считают годнымр когда остаточное давление на пуансоне не меньше расчетного, определенного по отношению

Прй этом изделие считают годным„когда остаточное данление на пуансоне не меньше расчетного, определенного по

P! 1-? 4 f Н/D) соотношению Р =-"--- — - — у 3 р 1+4 ф f- H7D

P где Р— расчетное давление на пуансоХе при разгрузке, когда давление на матрице равно нулю, NIIa; P давление прессования, МПа; Н, D— соответственно высота и диаметр прессовки, мм;, f — коэффициенты бокового давления и внешнего трения при прессовании, — коэффициент боко" ного давления при разгружейии. Значение остаточного давления при прессовании порошка ниобия 36,3 МПа (P 550 МПа), нитрата калия 42,8 МПа, (P200 йПа), нитрата натрия 61,0 ИПа Щ (P=200 MIIa). Плотности прессовок,.5,69, 2,03 и 2,13 г/см соотнетственно, вместо 5,51, 2,01 и 2,03 по извест" ному способу, Неранноплотность полученных образцов на ЗОХ меньше, чем и известном способе, 1 ил., 3 табл, 1533835 где Р, тр ннешнего трения при прессовании; коэффициент бокового давления при раэгружении, На чертеже представлена схема реализующая способ, При прессовании нагружающий пуансон 1 создает усилие в прессуемом по. рошке 2, За счет трения порошка о стенки матрицы 3 на жестком основании

4 регистратором 5 нулевого усилия передается вертикальная сила. При этом на поверхности нижнего пуансона 6 создается давление, величина которого 15 обуславливается давлением прессования и потерями на трение. При достижении нагружающим устройством 7 задан ного давления, которое фиксируется измерительным устройстном 8, начина- 20 ется разгрузка. При этом усилие, с которым матрица давит на жесткое основание, начинает уменьшаться и при до( стижении последнего нулевого значе ния с регистратора 5 нулевой силы по- 25 дается сигнал на измерительное устрой ство 8, на котором фиксируется осевое давление.

Р . F 2,2

8 (4) Роо о о F (2) где

40 Ореднее давление на верхнем пуан- соне равно давлению прессования P среднее давление на нижнем пуансоне равно давлению прессования за вы" четом потерь на трение

45 (9) 50 где F — сила трения при уплотнении, Подставляя значения Р п и Р„ и в выражение (8), получим

55 (3) = Р(1 — 2 g ° f -).

Н

{10) Физический смысл выражения {1) заключается в следующем.

На конечном этапе прессования упругая составляющая деформации прессовки ранна упругая деформация прессовки; среднее осевое давление на конечном этапе прессования, равное среднему от давлений на нижнем и верхнем пуансонах; модуль Юнга прессовки.

При разгружении осевая деформация упругого последствия прессовки отсутствует, так как есть давление на матрице со стороны жесткого основания, в противном случае матрица эа счет трения прессовки о ее стенки отошла бы от жесткого основания. В этом случае остается упругая деформация Е с,, которую можно определить выражением осевое давление, соответствующее силам трения прессовки о стенки матрицы, расчетное остаточное давление на пуансоне при разгрузке, когда сила, с которой опирается матрица (3) на

ocHoRp. (6), равна нулю

Р, = Р„„ S(f, (5) где F — сила трения при раэгруже Рр ниио

S — площадь боковой поверхнос" 8 ти прессовки;

S — площадь торцовой поверхности прессовки; — коэффициент бокового данле Гр ния при разгрузке.

Тогда уравнение (3) примет вид

Р L 2 +6 2. 1 (6)

E где f — коэффициент внешнего трения, Приравнивая правые части (6) и (2) получаем расчетное выражение для

Р „,, соответствующее нормативному течению процесса

Роо

Н

1+4 $< f

Поднимая во внимание, что

Р

Р .+Рнп. (8) оо

F Р.6 ° f Ss

«Р Р а- т н.п. S

Рб fÔÍ D, Н

= p — — — — — =Р -4Р- f

Р-+ (Р -4Р f -)

Н

P

3 оо 2

5 1533835

Подставляя выражение (10) в уравнение (7), получим

Р(1-2 (f - )

Н

P 5

1+4 $ f

Таблица 2

Нитрат

Р, МПа

Калия 0,62 0,87, 0,23 42,8 200

Натрия 0,44 0,62 0,27 6 1,0 200

Таблица 3

Разноплотность, Способ

Нитрат Плотность, г/ему

Мини- Максимальная мальная

Известный Калия

Натрия

Пред- Калия лагае- Натрия мый

21,0

19,0

14,0

14,0

2,01 8,0

2,03 12,0

2,03 8,0

2,13 11 0

Формула изобретения, Способ прессования порошковых материалов, включающий приложение давления к порошковому материалу, замер давления на пуансоне и матрице и срав" нение его с расчетным, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения и стабилизации плотности материала, измеряют остаточное давление на пуансоне, в момент отсутствия давления на матрице, при этом остаточное давление на пуансоне должно быть не меньше расчетного, определенного по соотношению

Таблица!

P (1-2. (f -)

Н

D ранг, р Н

1+4 р ° Е

Способ

Плотность, г/см инималь- Максимальгде Р„ ная ная

Извес т-. ный

Предлагаемый

5,51 19,0

5,69 17,0

32,0

27,0

50 ф

Ни0

Значения величины давления пресН 10 сования и отношения — задаются а коD

t эффициенты $, Х и f отражающие

Ф ур. свойства порошка, определяются экспериментально, Методы определения указанных констант известны. 15

Пример 1. При прессовании серии образцов из порошка ниобия высотой 25 мм и диаметром 15,9 мк, давлением 550 MIIa предварительно определяют коэффициенты, и f отражающие свойства порошка ниобия. При этом устанавливают, что ф =0,43; $p =0,69, f=0,57, На основании полученных данных определяют по формуле (1) расчетное давление на пуансоне Р „„„ в момент отсутствия давления на матрице, соответствующее нормальному течению процесса прессования

Р „p = 36,3 MIIa, В табл, I приведены значения средней плотности и разноплотности об.разцов, полученных по известному и 35 предлагаемому способам

Разноплотность, Ж

Пример 2. По зависимости (1) определяют давление Р „, для нитратов калия и натрия, при давлении прес.сования 200 MIIa. В результате прессования образцов размера примера 1 получают изделия с меньшим значением разноплотности, Результаты представлены в табл.2 и 3, расчетное давление на пуансоне при разгрузке когда давление ва матрице равно нулю МПа давление прессования, МПа; коэффициенты бокового давления при прессовании и при разгрузке соотве тс твенно; коэффициент внешнего трения при прессовании; высота и диаметр прессовки соответственно, мм °

Составитель В,1Чуменко

Редактор В,Бугренкова Техред N.Õîäàíè÷ Корректор В,Кабаций

Заказ 11 Тираж б31 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101