Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лабораторные работы по дисциплине Инструментальные твёрдые сплавы - файл 1.doc


Лабораторные работы по дисциплине Инструментальные твёрдые сплавы
скачать (9466 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc9466kb.30.11.2011 08:24скачать

содержание

1.doc

1   2   3   4   5   6
^ ТЕМА №3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
При прессовании заготовок из порошков формируется основа будущей структуры спечённого материала и от качества прессования во многом зависит работоспособность будущего изделия.

Прессование в закрытой прессформе происходит в четыре стадии: на первой после свободной засыпки порошка в прессформу, когда верхний (прессующий) пуансон входит в контакт к поверхностным слоем порошка, происходит простое перемещение порошка под воздействием пуансона и при этом частицы порошка, перемещаясь, движутся одна относительно другой сравнительно свободно, занимают новые места за счёт вытеснения воздуха из зазоров между частицами.

Во второй стадии, когда воздух из зазоров между частицами почти весь удалён и частицы заняли уже фиксированные положения, происходит дальнейшее перераспределение частиц за счет вытеснения пластификатора (он вытесняется в переферийные слои прессовки) и, частично, за счёт перемещения частиц относительно друг друга.

На третьей стадии происходит уплотнение порошкового тела за счёт смятия выступающих частей частиц, их взаимного стеснённого поворота и начала упругой деформации частиц - на этой стадии возрастает усилие прессования и возникает трение уплотнённого порошкового тела о боковые стороны прессформы.

На четвёртой стадии частицы деформируются и упруго и пластично, форма их искажается, зазоры между частицами почти исчезают, возникают силы упругого последействия и сила трения о стенки прессформы достигает 20-30% от усилия прессования.

Н
Рис.31. Схема одностороннего прессования. А - шихта свободно засыпана в прессформу, Б - свободное перемещение частиц, вытеснение воздуха; В - упругая деформация частиц, которые заняли окончательное положение; Г - пластическая деформация частиц и окончательное формирование порошкового тела; Д - упругое расширение прессовки после извлечения её из прессформы.
а четвёртой стадии прессования обычно процесс останавливают и некоторое время выдерживают порошковое тело под нагрузкой - при этом перераспределяются напряжения, возникшие в прессовке и происходит некоторое уменьшение напряжений в ней. Релаксация напряжений сопровождается громкими щелчками, частота и громкость которых постепенно снижается.



После завершения релаксации - это время составляет от нескольких секунд до нескольких минут и зависит от природы и свойств прессуемого порошка, типа пластификатора, температуры прессования, размеров заготовки и ряда других факторов, производят расспрессовку заготовки, то есть её извлечение из прессформы, в которой прессовка "сидит" довольно прочно, поскольку силы бокового давления на стенки прессформы могут иметь значительную величину, составляющую по наблюдениям до 30-ти процентов от усилия прессования.

При извлечении прессовки из прессформы может наблюдаться так называемая "перепрессовка" - явление разрыва заготовки на части под воздействием сил упругого последействия, возникающего в прессовке вследствие упругой деформации частиц порошка.






Рис.32. Прессовка, разорванная упругими силами после извлечения её из прессформы. Видно, что разрывающие усилия направлены под углом 45-60О к оси заготовки в направлении тангенциальных напряжений.



При прессовании стараются достичь максимального уплотнения порошкового тела, чтобы обеспечить минимальные искажения формы изделия при спекании, минимальной пористости и максимальной прочности. Поэтому, зачастую, приходится прессовать на пределе сил прессования, после которого и наступает перепрессовка. Обычно при подборе усилия прессования, особенно если материал основы шихты жёсткий как, например, карбид вольфрама, карбид титана и другие подобные вещества, производят опытное прессование при нескольких усилиях прессования до появления перепрессовочных трещин, затем снижают усилие прессования на 20-30% и дальнейшее прессование всей партии изделий производят при выбранном таким образом усилии.

При прессовании вначале уплотняются верхние слои порошковой массы, а лишь затем усилие передаётся слоям более удалённым от прессующей поверхности пуансона. Трение между частицами порошка постепенно гасит усилие, передаваемое от частицы к частице и величина усилия прессования постепенно снижается. Часть усилия прессования гасится трением порошкового тела о стенки матрицы. Поэтому длинная прессовка уплотняется неравномерно: слои, прилегающие к прессующему пуансону уплотняются до максимальной степени уплотнения, а по мере удаления от прессующего пуансона уплотнение материала снижается. В целом картина уплотнения порошкового тела выглядит так, как это показано на рисунке 23. Заметное уменьшение усилия прессования наблюдается, если отношение так называемого характеристического размера поперечного сечения заготовки к её высоте становится больше 2-х.

Характеристические размеры сечений заготовок простейших форм показаны на рисунке 33.




Рис.33. Распределение напряжений в заготовке при одностороннем прессовании (А) и

изменение плотности по высоте заготовки (Б). В - характеристические размеры заго-

товок для некоторых конфигураций. Следует обратить внимание, что для трубчатых

заготовок характеристический размер В - это наименьшая толщина стенки.
Чтобы избежать большой неравномерности плотности заготовки по высоте при соотношении характеристических размеров от 2-х до 4-х применяют двухстороннее прессование, при котором прессуют заготовку вначале движением верхнего пуансона, а затем - движением нижнего пуансона (или наоборот). При этом усилие прессования нижним пуансоном подбирают таким, чтобы плотность прессовки в нижней части равнялась плотности прессовки в верхней её части. Обычно усилие второго прессования составляет 80-90% от усилия прессования верхним пуансоном.

С


хема двухстороннего прессования и картина распределения напряжений и плотности в заготовке при двухстороннем прессовании показана на рисунке 34.




Рис.34. Схема двухстороннего прессования. А - шихта свободно засыпана в прессформу; Б - прессование верхним пуансоном с одной стороны; В - прессование нижним пуансоном с другой стороны; Г - распределение напряжений в прессовке.

1 - матрица; 2 - нижний пуансон; 3 - верхний пуансон.


Если требуется прессовать изделия с соотношением характеристических размеров более 4-х, то прибегают либо к способам экструдирования заготовок через фильеры (в открытую матрицу), либо прессуют заготовку большой длины из нескольких заготовок меньшего размера, по способу прессования из составных заготовок, как это показано на рисунке 35.





А Б В Г Д

Фиг. 35. Схема прессования удлинённых изделий из нескольких промежуточных прессо- вок. А - засыпка шихты в промежуточную прессформу для укороченных заготовок, Б - одностороннее прессование укороченных заготовок; В - загрузка нескольких укороченных заготовок в конечную прессформу ( в примере на схеме показана загрузка 3-х заготовок); Г - двухстороннее прессование составной заготовки; Д - составная заготовка.

1 - воронка для засыпки шихты; 2 - матрица; 3 - нижний пуансон; 4 - засыпанная шихта; 5 - верхний пуансон; 6 - промежуточная укороченная заготовка; 7 - матрица для окончательного прессования длинной заготовки; 8 - окончательно отпрессованная удлинённая заготовка.
В любом случае и при одностороннем, и при двухсторннем прессовании, и при экструдировании, и при прокатке порошковой заготовки, и при других любых способах получения порошковых заготовок прессованием наблюдается упругое последействие - увеличение размеров прессовки после прекращения действия внешнего давления вызванное действием растягивающих упругих сил, возникших в прессовке. Величина упругого последействия невелика и измеряется десятыми долями миллиметра, но его последствия могут быть разрушительными. Если возникшие в прессовке при упругом последействии растягивающие усилия превысят силу сцепления частиц, то есть если эти силы превысят силы склеивания (адгезии) частиц пластификатором, то заготовка будет разорвана. Опасно то, что разрушение заготовки может произойти не сразу после извлечения прессовки из прессформы, а позже - иногда через несколько часов, а иногда - только в момент спекания.

Чтобы избежать опасных последствий упругого последействия или "перепрессовки", обычно проводят технологические испытания шихты, определяя её формуемость и прессуемость.
Прессуемость — способность порошка образовывать брикет заданной формы и минимально допустимой плотности под воздей­ствием данного давления.

Прессуемость порошка определяется двумя технологическими характеристиками: уплотняемостью и формуемостью.
Уплотняемость — зависимость плотности брикета от величины давления прессования. Характеристикой уплотняемости является диаграмма прессования, построенная в координатах "плотность — давление прессования".
Формуемость — способность порошка сохранять заданную фор­му при определенном значении плотности.

Формуемость порошка характеризуется интервалом плотности, ограниченным значениями минимальной и максимальной плотно­сти, при которых брикет не имеет разрушений после извлечения из пресс-формы.

Определение этих параметров позволяет избежать "перепрессовки" и назначить оптимальное усилие прессования, при котором получается максимально плотная заготовка без опасной величины упругого последействия.

Л

^ АБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11.

3.1. Зависимость плотности прессовки от давления прессования.

3.1.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Пресс гидравлический ручной……………….

2. Прессформа образцовая

3. Весы лабораторные с разновесами …………..

4. Микрометр 0-25

5. Шихта гранулированная ...........……………..... 1 кг

Рис.36. Пресс гидравлический ручной П6316А.

1 - клапан для регулирования давления в гидросистеме,

2 - манометр, 3 - шток пресса, 4- пульт управления, 5 -

стол, 6 - станина, 7 - подставка.

^ 3.1.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Прессование заготовок (брикетов, образцов, прессовок) производится на гидравлическом прессе с переменным усилием прессования, которое устанавливается с помощью предохранительного клапана и контролируется манометром.

Схема пресса для прессования образцов показана на рисунке 37.

Усилие прессования регулируется предохранительным (регулировочным, перепускным) клапаном 9, присоединенным к нагнетательному трубопроводу 7. При достижении в системе давления, установленного заранее и контролируемого манометром 10, пружина клапана сжимается и излишек жидкости переливается в сливной патрубок 8, присоединенный к расширительному баку пресса. Таким образом в гидравлической системе пресса поддерживается постоянное давление.

Для проведения работы заранее подготавливается гранулированная шихта с одним содержанием пластификатора (желательно - 2%). Перед началом работы подготавливают пять навесок из подготовленной шихты массой 50 г.







Рис.37. Схема гидравлического пресса. 1 - станина пресса, 2 - шток поршня гидравлического пресса, 3 - верхний пуансон прессформы, 4 - матрица, 5 – нижний пуансон прессформы, 6 - полость прессования с засыпанной шихтой, 7 - нагнетательный трубопровод, 8 - сливной трубопровод, 9 - клапан для регулирования давления нагнетания, 10 - контрольный манометр.
Рис.38. Прессформа для проведения лабораторных работ. 1 – нажимная пята, 2 - дистанционное кольцо, 3 – матрица, 4 – верхний пуансон, 5 – спрессованное порошковое тело, 6 – нижний пуансон, 7 – опорная пята, 8 – распрессовочное кольцо.





Из них прессуют образцы, каждый раз меняя давление прессования. Рекомендуемые значения давления по манометру - 40, 60, 80 и 100 ати.

Затем оценивают плотность полученных прессовок путем сравнения их высоты. В основе такого способа оценки плотности лежит следующее утверждение. Поскольку плотность прессовок равна площади поперечного сечения прессовки на её высоту, а масса прессовок одинакова, то при изменении плотности будет меняться только высота прессовки, поскольку площадь поперечного сечения, определяемая сечением окна в матрице практически, если не учитывать упругого последействия, постоянна. Такое допущение значительно упрощает измерения, поскольку достаточно измерить только высоту прессовки.

3.1.3. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 215-246.
^ 3.1.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какие свойства прессовки определяет уплотнение при прессовании ?

2. Как изменяются размеры прессовки при различном давлении прессования ?
^ 3.1.5. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке


№№

Величина навески, г

Масса прессовки, г

Давление прессования, кгс/см2

Высота прессовки,

мм

Приведённая высота прессовки, мм/г





Рис.39. График зависимости приведённой высоты прессовки в зависимости от усилия прессования выглядит примерно как показано на рисунке.



^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N°12.

3.2. Распределение плотности прессовки по высоте прессовки при одностороннем прессовании.
3.2.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

1. Пресс гидравлический ..................……………………………………………….....

2. Прессформа образцовая с верхним дистанционным кольцом

3. Набор промежуточных колец

4. Микрометр 0-25

5. Шихта гранулированная ..............……………………………………………….... 1 кг
^ 3.2.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Прессование заготовок производится на гидравлическом прессе. Давление прессования устанавливают равным 100 ати и оно выдерживается неизменным в ходе всего опыта. Усилие прессования определяется верхним дистанционным кольцом и оно также неизменно. Перед началом работы подготавливают пять навесок из подготовленной шихты массой 10 + 0,01 г.

Схема прессования образцов с дистанционным кольцом и промежуточными кольцами показана на рисунке 41.

Образцовую прессформу устанавливают на плиту пресса и засыпают первую навеску массой 10 г. Затем разравнивают и слегка утрамбовывают поверхность шихты в прессформе и на нее укладывают промежуточное кольцо (прокладку). Затем засыпают вторую навеску в 10 г, выравнивают и уплотняют ее поверхность, на которую затем вновь укладывают следующее промежуточное кольцо. Так поступают, засыпая последовательно все пять навесок, одну за другой.

Прессование производят под упор верхнего кольца. Схема такого прессования показана на рисунке 40

Рис.40. Схема гидравлического пресса. 1 - станина, 2 - шток поршня гидравлического пресса, 3 - верхний пуансон прессформы, 4 - матрица, 5 – нижний пуансон прессформы, 6 - полость прессования с засыпанной шихтой, 7 - нагнетательный трубопровод, 8 - сливной трубопровод, 9 - клапан для регулирования давления нагнетания, 10 - контрольный манометр.
Рис.41. Схема прессформы, снаряжённой для лабораторной работы. 1 – нажимная пята, 2 – дистанционное кольцо, 3 – верхний пуансон, 4 – матрица, 5 – шихта, 6 – промежуточное кольцо, 7 – нижний пуансон, 8 – нижняя пята, 9 – распрессовочное кольцо.





После распрессовки образец осторожно разбирают на составляющие его кольца и определяют плотность каждого из колец гидростатическим методом.

Для определения плотности собирают приспособление, показанное на рисунке 42.


Рис.42. Схема определения плотности гидростатическим взвешиванием. 1 - электронные весы, 2 - подставка для стакана, 3 - взвешиваемый образец, 4 - химический стакан, 5 - кронштейн для подвески образца, 7 - нить с крючком, 8 - термометр.




Взвешивание осуществляют следующим образом. На платформу электронных весов 1 устанавливают кронштейн для подвески образца 5. Сверху кронштейна, между его стойками помещают подставку для стакана 2 так, чтобы она не соприкасалась с платформой весов и кронштейном. На подставку 2 устанавливают стакан 4, также устанавливая его без соприкосновения с кронштейном. На кронштейн укладывают нить с крючком 6 для подвески образца.

Включают весы и сбрасывают их показания в нуль.

Затем образец закрепляют с помощью нити с крючком 6 на кронштейне 5 и производят взвешивание образца. Этим определяют вес образца в воздухе М1.

Затем в стакан наливают кипяченую (обезгаженную) холодную воду и измеряют ее температуру термометром 7. После измерения температуры измеряют вес образца в воде М2.

По формуле

M1m

 = ───── , где

M1 – M2
М1 - масса образца в воздухе, г

М2 - масса образца в воде, г

m -плотность воды при данной температуре, г/см3

Плотность воды при температуре измерения определяют по таблице.

Таблица 3

Зависимость плотности воды от температуры


Температура,

ОС

Плотность,

г/см3




Температура,

ОС

Плотность,

г/см3

15

0,9981




23

0,9965

16

0,9979




24

0,9963

17

0,9977




25

0,9960

18

0,9976




26

0,9958

19

0,9974




27

0,9955

20

0,9972




28

0,9952

21

0,9970




29

0,9949

22

0,9967




30

0,9946

Расчет плотности проводят с точностью до 2-го знака. За показатель плотности принимают значение рассчитанной плотности, округленное до 0,1 г/см3.

Результаты испытаний заносят в протокол. По результатам определения плотности строят картину распределения плотности по высоте прессовки.
^ 3.2.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических основ прессования, описание установок и методики определения плотности прессовки, порядок выполнения работы и таблицу наблюдений.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
3.2.4. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 215-246.

Сплавы твердые спеченные. Метод определения плотности. ГОСТ 20018.
^ 3.2.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какие свойства прессовки определяет уплотнение при прессовании ?

2. Как изменяются размеры прессовки при различном давлении прессования ?
^ 3.2.6. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица измерений

№№

№ кольца

М1, г

М2, г

Т, ОС

Плотность воды, г/см3

Плотность образца, г/см3


Рис. 43. Примерный вид гистограммы распределения плотности по высоте пресовки





^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N°13.

3.3. Распределение плотности прессовки при двухстороннем прессовании
3.3.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Пресс гидравлический ................…………………………………………………......

2. Прессформа образцовая с верхним и нижним дистанционными кольцами

3. Набор промежуточных колец

4. Микрометр 0-25

5. Шихта гранулированная .............……………………………………………………... 1 кг
^ 3.3.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Прессование заготовок производится на гидравлическом прессе. Давление прессования устанавливают равным 100 ати и оно выдерживается неизменным в ходе всего опыта. Усилие прессования определяется верхним и нижним дистанционным кольцом и оно также неизменно. Перед началом работы подготавливают пять навесок из подготовленной шихты массой 10 + 0,01 г.

Схема прессования образцов с дистанционным кольцом и промежуточными кольцами показана на рисунке 44 Образцовую прессформу устанавливают на плиту пресса и засыпают первую навеску массой 10 г. Затем разравнивают и слегка утрамбовывают поверхность шихты в прессформе и на нее укладывают промежуточное кольцо (прокладку). Затем засыпают вторую навеску в 10 г, выравнивают и уплотняют ее поверхность, на которую затем вновь укладывают следующее промежуточное кольцо. Так поступают, засыпая последовательно все пять навесок, одну за другой. Прессование производят под упор верхнего кольца.



Рис.44. Схема двухстороннего прессования. А – первое прессование, кольцо 8 установлено, Б – второе прессование, кольцо 8 удалено. 1 – пята, 2 – верхнее дистанционное кольцо, 3 – верхний пуансон, 4 – матрица, 5 – слой шихты, 6 – промежуточное кольцо-перегородка, 7 – нижний пуансон, 8 – нижнее дистанционное кольцо, 9 – пята, 10 – распрессовочное кольцо.





Затем удаляют верхнее дистанционное кольцо и производят повторное прессование с одним нижним дистанционным кольцом.

После распрессовки образец осторожно разбирают на составляющие его кольца и определяют плотность каждого из колец гидростатическим методом.

Для определения плотности собирают приспособление, показанное на рисунке 5.

Взвешивание осуществляют следующим образом. На платформу электронных весов 1 устанавливают кронштейн для подвески образца 5. Сверху кронштейна, между его стойками помещают подставку для стакана 2 так, чтобы она не соприкасалась с платформой весов и кронштейном. На подставку 2 устанавливают стакан 4, также устанавливаяя его без соприкосновения с кронштейном. На кронштейн укладывают нить с крючком 6 для подвески образца.

Рис.45. Схема гидростатического взвешивания. А – взвешивание на воздухе, Б – взвешивание образца в воде. 1 - электронные весы, 2 - подставка для стакана, 3 - взвешиваемый образец, 4 - химический стакан, 5 - кронштейн для подвески образца, 7 - нить с крючком, 8 - термометр.



Включают весы и сбрасывают их показания в нуль.

Затем образец закрепляют с помощью нити с крючком 6 на кронштейне 5 и производят взвешивание образца. Этим определяют вес образца в воздухе М1.

Затем в стакан наливают кипяченую (обезгаженную) холодную воду и измеряют ее температуру термометром 7. После измерения температуры измеряют вес образца в воде М2.

По формуле

M1m

 = ───── , где

M1 – M2
М1 - масса образца в воздухе, г

М2 - масса образца в воде, г

m -плотность воды при данной температуре, г/см3
Плотность воды при температуре измерения определяют по таблице.

Расчет плотности проводят с точностью до 2-го знака. За показатель плотности принимают значение рассчитанной плотности, округленное до 0,1 г/см3.

Результаты испытаний заносят в протокол. По результатам определения плотности строят картину распределения плотности по высоте прессовки.

Таблица 4

Зависимость плотности воды от температуры



Температура,

ОС

Плотность,

г/см3




Температура,

ОС

Плотность,

г/см3

15

0,9981




23

0,9965

16

0,9979




24

0,9963

17

0,9977




25

0,9960

18

0,9976




26

0,9958

19

0,9974




27

0,9955

20

0,9972




28

0,9952

21

0,9970




29

0,9949

22

0,9967




30

0,9946



^ 3.3.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических основ прессования, описание установок и методики определения плотности прессовки, порядок выполнения работы и таблицу наблюдений.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
3.3.4. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 215-246.

Сплавы твердые спеченные. Метод определения плотности. ГОСТ 20018.
^ 3.3.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какие свойства прессовки определяет уплотнение при прессовании ?

2. Как изменяются размеры прессовки при различном давлении прессования ?
^ 3.3.6. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица измерений


№№

№ кольца

М1, г

М2, г

Т, ОС

Плотность воды, г/см3

Плотность образца, г/см3


Рис.46. Примерный вид гистограммы распределения плотности по высоте прессовки





^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14.

3.4. Определение упругого расширения.
3.4.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Пресс гидравлический .............…………………………………………………….........

2. Прессформа образцовая

3. Микрометр .................……………………………………………………………............ 0-25 мм

4. Шихта гранулированная .....………………………………………………………........... 1 кг
^ 3.4.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Прессование заготовок (брикетов, образцов, прессовок) производится на гидравлическом прессе с переменным усилием прессования, которое устанавливается с помощью предохранительного клапана и контролируется манометром.

Схема пресса прессования образцов показана на рисунке 47.

Усилие прессования регулируется предохранительным (регулировочным, перепускным) клапаном 9, присоединенным к нагнетательному трубопроводу 7. При достижении в системе давления, установленного заранее и контролируемого манометром 10, пружина клапана сжимается и излишек жидкости переливается в сливной патрубок 8, присоединенный к расширительному баку пресса. Таким образом в гидравлической системе пресса поддерживается постоянное давление, определяемое силой предварительно.






Рис.47. Схема гидравлического пресса. 1 - станина пресса, 2 - шток поршня гидравлического пресса, 3 - верхний пуансон прессформы, 4 - матрица, 5 – нижний пуансон прессформы, 6 - полость прессования с засыпанной шихтой, 7 - нагнетательный трубопровод, 8 - сливной трубопровод, 9 - клапан для регулирования давления нагнетания, 10 - контрольный манометр.
Рис.48. Прессформа для проведения лабораторных работ. 1 – нажимная пята, 2 -




дистанционное кольцо, 3 – матрица, 4 – верхний пуансон, 5 – спрессованное порошковое тело, 6 – нижний пуансон, 7 – опорная пята, 8 – распрессовочное кольцо.

Для проведения работы заранее подготавливается гранулированная шихта с одним содержанием пластификатора (желательно - 2%). Перед началом работы подготавливают пять навесок из подготовленной шихты массой 50 г.

Из них прессуют образцы, каждый раз меняя давление прессования. Прессование производят при усилии 3 + 0,1 и 4 + 0,1 тонны.

Для этого образцовую прессформу устанавливают на плиту реверсора и засыпают первую навеску. Включают насос пресса и производят прессование.

Затем производят распрессовку.

Для этого устанавливают на плиту реверсора распрессовочное кольцо, устанавливают фиксирующую стрелку на индикаторе в нулевое положение и производят прессование в том же направлении, какое было при основном прессовании.

Аналогично прессуют образцы при усилии пресса равном 4 тонны.

Всего изготавливают по три образца.

По окончании распрессовки измеряют диаметр прессовок и сравнивают его с диаметром полости прессформы, считая ее абсолютно жесткой.

Рассчитывают величину упругого расширения по формуле:
  D1 – D2

 100% , где

D1

D1 - диаметр полости прессформы, мм

D2 - диаметр брикета после расспрессовки, мм
Результаты испытаний и среднее арифметическое показаний заносят в протокол.
^ 3.4.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать краткое описание физических основ прессования, описание гидравлического пресса и прессформы, порядок выполнения работы и таблицу наблюдений.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
3.4.4. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 232-239.
^ 3.4.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Чем объясняется увеличение размеров прессовки после извлечения ее из прессформы ?

2. Как снизить величину упругого расширения?

3.. Какие виды брака вызывает наличие упругого расширения?
^ 3.4.6. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке 49


№№

Усилие прессования, тс

D1, мм

D2, мм

D1 – D2, мм

, %


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15.

3.5. Определение формуемости порошка.




Для определения формуемости применяется специальная прессформа по ГОСТ 10937, общий вид которой показан на черт.50.
Рис.50. Прессформа для прессования образцов при определении формуемости по ГОСТ 10937. 1 - верхний пуансон, 2 - распрессовочная скоба, 3 - матрица, 4 - нижний пуансон, 56 - ручка, 6 - обойма, 7 - нижняя распрессовочная скоба.


Для испытания формуемости берут навеску порошка в количестве 20 г, взвешенную с точностью до 0,02 г, засыпают в прессформу и тщательно разравнивают поверхность засыпки.

Формуемость порошка определяют на брикетах специальной формы, обеспечивающей линейное распределение плотности по длине брикета; форма и размеры брикета, получаемо­го в процессе прессования, указаны на черт. 3.

Прессование брикета ведется до упора без смазки рабочих по­верхностей матрицы и пуансонов. По окончании прессования брикет извлекают из пресс-формы и по делениям, отпечатанным на его основании, определяют длину той части брикета, грани которой четко выражены и не имеют тре­щин при рассмотрении под лупой с увеличением 2х .

Пользуясь диаграммой для определения формуемости порошка, изображенной на черт. 51, определяют величину минимальной и максимальной плотности, при которых грани бри­кета не имеют сколов, трещин и следов осыпания.

Испытание формуемости повторяют три раза. Значения мини­мальной и максимальной плотности вычисляют как среднее ариф­метическое результатов трех определений.
3

^ .5.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Гидравлический пресс с усилием 4тс ………….

2. Прессформа по ГОСТ 10937

3. Лупа 2х

4. Линейка 100 мм

5. Товарная смесь





Рис.51. Номограмма для определения формуемости и эскиз отпрессованного образца.

^ 3.5.2. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических основ прессования, описание гидравлического пресса и прессформы, порядок выполнения работы и протокол измерений. наблюдений.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
3.5.3. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 232-239.
^ 3.5.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Для чего определяют формуемость порошка ?

2. Как увеличить формуемость порошка ?

3.5.5. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Протокол измерений должен содержать значения минимальной и максимальной плотности, а также среднее арифметическое трёх измерений.

Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке 52


№ измерения

Усилие прессования, тс

Минимальная плотность, г/см3

Максимальная плотность, г/см3

Среднее значение плотности, г/см3



^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16.

3.6. Изучение зависимости формуемости шихты от размера частиц.
Формуемость и прессуемость шихты зависят от многих факторов и в частности зависят от размера частиц шихты. Эта зависимость нелинейна и существует для каждой конкретной шихты максимум формуемости, задача определить который и является задачей цехового технолога.

Общая же тенденция такова: плохо прессуются и формуются как шихта из мелкого, менее 2-3 мкм, порошка, так и шихта, составленная из частиц более 10 мкм.

Комбинируя размер частиц, можно достичь желаемой прессуемости и формуемости, то есть, составляя смесь из частиц различного размера, можно существенно улучшить эти важные технологические показатели.

Для определения формуемости применяется специальная прессформа по ГОСТ 10937, общий вид которой показан на черт.53.



Рис.53. Прессформа для прессования образцов при определении формуемости по ГОСТ 10937. 1 - верхний пуансон, 2 - распрессовочная скоба, 3 - матрица, 4 - нижний пуансон, 5 - ручка, 6 - обойма, 7 - нижняя распрессовочная скоба.
Для испытания формуемости берут навеску порошка в количестве 20 г, взвешенную с точностью до 0,02 г, засыпают в прессформу и тщательно разравнивают поверхность засыпки.

Формуемость порошка определяют на брикетах специальной формы, обеспечивающей линейное распределение плотности по длине брикета; форма и размеры брикета, получаемо­го в процессе прессования, указаны на эскизе рисунка 51.




Прессование брикетов из различных товарных смесей ведется до упора без смазки рабочих по­верхностей матрицы и пуансонов. По окончании прессования брикет извлекают из пресс-формы и по делениям, отпечатанным на его основании, определяют длину той части брикета, грани которой четко выражены и не имеют тре­щин при рассмотрении под лупой с увеличением 2х.

Пользуясь диаграммой для определения формуемости порошка, изображенной на черт. 51, определяют величину минимальной и максимальной плотности, при которых грани бри­кета не имеют сколов, трещин и следов осыпания.

Испытание формуемости повторяют три раза для шихт с различной величиной частиц. Значения мини­мальной и максимальной плотности вычисляют как среднее ариф­метическое результатов трех определений.
^ 3.6.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Гидравлический пресс с усилием 4тс ……………………………………..…………

2. Прессформа по ГОСТ 10937

3. Лупа 2х

4. Линейка 100 мм

5. Шихта из порошков с различным размером частиц (рекомендуются: 1 мкм, 3 мкм и 8 мкм)


^ 3.6.2. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических основ прессования, описание гидравлического пресса и прессформы, порядок выполнения работы и протокол измерений. наблюдений.







Рис.54. Номограмма для определения формуемости и эскиз отпрессованного образца.


Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.


3.6.3. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 232-239.
^ 3.6.3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Для чего определяют формуемость порошка ?

2. Как увеличить формуемость порошка ?

3.6.4. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Протокол измерений должен содержать значения минимальной и максимальной плотности, а также среднее арифметическое трёх измерений.

Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке 55.


№ измерения

Средний размер частиц, мкм

Усилие прессования, тс

Минимальная плотность, г/см3

Максимальная плотность, г/см3

Среднее значение плотности, г/см3


Рис. 55. Таблица измерений к лабораторной работе № 16

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17.
3.7. Изучение зависимости формуемости от физико-механических свойств материала основы шихты (медь, никель, твёрдый сплав).
Формуемость и прессумость порошков зависят от пластичности и упругих свойств частиц порошка. Например, порошок меди прессуется в плотный брикет даже без применения пластификатора при умеренных усилиях прессования, а порошок вольфрама, обладающий большой жёсткостью, может быть спрессован в брикет только в присутствии пластификатора и при значительном усилии прессования. Следует учесть, что даже пластичные порошки могут иметь низкую формуемость, если поверхность частиц порошка покрыта жёстким окислом - таким свойством обладает порошок титана и алюминия.

Для определения формуемости применяется специальная прессформа по ГОСТ 10937, общий вид которой показан на черт. 56.




Рис.56. Прессформа для прессования образцов при определении формуемости по ГОСТ 10937. 1 - верхний пуансон, 2 - распрессовочная скоба, 3 - матрица, 4 - нижний пуансон, 5 - ручка, 6 - обойма, 7 - нижняя распрессовочная скоба.




Пользуясь номограммой для определения формуемости порошка, изображенной на черт. 57, определяют величину минимальной и максимальной плотности, при которых грани бри­кета не имеют сколов, трещин и следов осыпания.



Для испытания формуемости берут навеску порошка в количестве 20 г, взвешенную с точностью до 0,02 г, засыпают в прессформу и тщательно разравнивают поверхность засыпки.

Формуемость порошка определяют на брикетах специальной формы, обеспечивающей линейное распределение плотности по длине брикета; форма и размеры брикета, получаемо­го в процессе прессования, указаны на черт. 57.
Испытание формуемости повторяют три раза. Значения мини­мальной и максимальной плотности вычисляют как среднее ариф­метическое результатов трех определений.

Прессование брикета ведется до упора без смазки рабочих по­верхностей матрицы и пуансонов. По окончании прессования брикет извлекают из пресс-формы и по делениям, отпечатанным на его основании, определяют длину той части брикета, грани которой четко выражены и не имеют тре­щин при рассмотрении под лупой с увеличением 2х .






Рис.57. Номограмма для определения формуемости и эскиз отпрессованного образца.

^ 3.7.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Гидравлический пресс с усилием 4тс …………………………………………….

2. Прессформа по ГОСТ 10937

3. Лупа 2х

4. Линейка 100 мм

5. Пресспорошок из различных материалов (рекомендуются: медь, никель, ВК8ВК)
^ 3.7.2. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать краткое описание физических основ прессования, описание гидравлического пресса и прессформы, порядок выполнения работы и протокол измерений. наблюдений.

Объем отчета 2-4 стр.

Отчет подписывается студентом.
3.7.3. ЛИТЕРАТУРА.
Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 232-239.
^ 3.7.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Для чего определяют формуемость порошка ?

2. Как увеличить формуемость порошка ?

3.7.5. ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ
Протокол измерений должен содержать значения минимальной и максимальной плотности, а также среднее арифметическое трёх измерений.

Таблица измерений имеет вид, показанный на рисунке 58.


№ измерения

Материал порошка

Усилие прессования, тс

Минимальная плотность, г/см3

Максимальная плотность, г/см3

Среднее значение плотности, г/см3


Рис.58. Таблица измерений к лабораторной работе №17

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

3.8. Изучение конструкции прессформ различных конструкций, применяемых в производстве изделий из порошков.
В настоящее время в производстве твердых сплавов применяется большое количество разнообразных спосо­бов формования, где требуется получение сложных и особо сложных единичных деталей или мелких серий. Наиболее ши­рокое распространение получил традиционный метод прессова­ния смесей под давлением 0,5—1,5 т/см2 в металлических пресс-формах — так называемый метод прямого прессования.
^ Метод прямого прессования. Для прессования твердосплав­ных смесей применяются различные пресс-формы (от простых цельных до сложных сборных), состоящие из нескольких частей, соединенных болтами, клиньями. Для конструирования пресс-форм необходимо определить соотношение между насыпанным порошком в пресс-форме и объемом спрессованного брикета:
Vнас = ; Vgh = ;

где Vнас — объем свободно насыпанного порошка в пресс-форме, см3; Vпр — объем спрессованного тела (брикета), см3; G — на­веска порошка, г; нас — насыпная масса порошка, г/см3; пр — плотность брикета, г/см3.
Степень сжатия порошка сж определяется по уравнению
сж = =  =
Так как плотность брикета определить практически трудно, то обычно пользуются следующей формулой:
сж =

Здесь сп — удельная масса спеченного сплава, г/см3; K—коэф­фициент линейной усадки

при спекании.

Например, в случае смеси ВК8, для которой сп = 14,5 г/см3, K = 1,22, нас = 3.2г/гм3. находим

сж = 14,5 / 3,21,22 = 2,7.

Таким образом, при сжатии порошка в процессе прессования высота пресс-формы должна быть не менее чем в 2,7 раза боль­ше высоты брикета.

При проектировании рабочих размеров прессформы следует учитывать коэффициент усадки, увеличивая рабочие размеры прессформы путём умножения размеров спечённой детали на этот коэффициент с учётом припуска на механическую обработку шлифование и заточку) спечённого изделия.

Прессформы делятся на две группы:

- для прессования на ручных прессах, то есть на прессах с ручным управлением, так называемые ручные прессформы;

- для прессования на прессах-автоматах - автоматные прессформы.

Наибольшим разнообразием конструкций отличаются ручные прессформы, которые по конструкции матрицы называют цельными либо разъёмными.

Простая по конструкции прессформа показана на рисунке 58




Рис 58. Простая прессформа для ручного прессования

1 - нажимная пята, 2 - дистанционное кольцо, 3 - матрица, 4 - верхний пуансон, 5 - шихта, 6 - нижний пуансон, 7 - опорная пята, 8 - распрессовочное кольцо.
С такой прессформой работают следующим образом. Собирают комплект так, как он показан на рисунке, не устанавливая верхнего пуансона 4 и нажимной пяты 1.

Засыпают шихту 5, вставляют верхний пуансон, устанавливают сверху нажимную пяту 1 и производят прессование, нажимая штоком пресса на пяту 1.

По завершении прессования снимают пяту 1, удаляют опорную пяту 7 и дистанционное кольцо 2. Затем, нажимая на верхний пуансон, выпрессовывают заготовку.

Обычно, чтобы не повредить отпрессованную заготовку, в отверстие распрессовочного кольца укладывают подушку из упрогого материала: поролона, пенополиуретана и тому подобного.





Рис.59. Ручная сборная щековая прессформа с клиновидными сухарями. 1 - верхний пуансон, 2 - боковая щека с призматическими направляющими, 3 - клиновидные сухари и одновременно - боковые стороны объёма матрицы, 4 - нижний пуансон.

При работе собирают прессформу и зажимают её в тисках или в боковом зажиме углового пресса. Благодаря наклонным поверхностям призматических частей щёк и сухарей, последние плотно прижимаются к нижнему пуансону. Прессование производят как обычно - в полость прессформы засыпают порошок и нажимая верхним пуансоном на него, производят прессо

у прессовка не подвергается дополнительному силовому воздействию. В таких прессформах очень удобно прессовать длинные стержни, тонкие пластины и другие прессовки, которые невозможно прессовать с большими усилиями прессования.


вание. Главное удобство разборных прессформ - для извлечения прессовки её не выпрессовывают, а разбирают прессформу, благодаря чему в прессформах такой конструкции обычно прессуют образцы для определения предела прочности твёрдого сплава при поперечном изгибе по ГОСТ 20019.








Рис.60. Ручная сборная щековая прессформа на штифтах. 1 - штифты, 2 - боковая щека, 3 - верхний пуансон, 4 - планка, 5 - нижний пуансон. (передняя щека прессформы снята)



Прессование в данной прессформе ничем не отличается от прессования в предыдущей с той лишь разницей, что сборка прессформы производится на калиброванных штифтах - это упрощает изготовление, но ресурс этой прессформы меньше, чем у собираемой на призмах.



Рис.61. Прессформа для пресса-автомата.

1 - верхний пуансон, 2 - матрица, 3 - нижний пуансон, 4 - игла.
Прессование в автоматных прессформах весьма эффективно при массовом производстве прессованных деталей. Высокая точность изготовления деталей прессформы и точность перемещений рабочих частей, обеспечиваемое настройкой пресса-автомата позволяет изготавливать спечённые детали по 2-му классу точности.



^ 3.8.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Различные прессформы.
3.8.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ
Студент получает две - три прессформы, разбирает их, осматривает и

зарисовывает прессформу в сборе и её детали (эскизно), обязательно записы вает правильные названия деталей и описывает назначение каждой из них.




3.8.3. ЛИТЕРАТУРА.
1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. Учебник. М., Металлургия, 1980, с 215-246.
^ 3.8.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Из каких материалов изготавливают прессформы?

2. Как определяют рабочие размеры формообразующих поверхностей прессформы?

3. Как обеспечивается кинематическая точность перемещения рабочих элементов автоматных и ручных прессформ?

1   2   3   4   5   6



Скачать файл (9466 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации