2018-02-13
271
Вивчення процесів ущільнення порошкових матеріалів
Перед виконанням роботи студент повинен самостійно вивчити загальні відомості про пресування викладені вище та коротко їх занотувати в звіті про лабораторну роботу.
Необхідно ознайомитись з методикою виконання лабораторної роботи та підготувати протокол з відповідними заготівками таблиць.
Мета роботи: Дослідити пресованість і формованість порошків; вивчити вплив тиску пресування на ступінь ущільнення, зусилля виштовхування, пружну післядія порошків металів.
Визначити прийнятність існуючих рівнянь пресування для опису процесу ущільнення.
Матеріали та обладнання: 1 – порошки металів та сплавів (за вказівкою викладача); 2 – технічні терези; 3 – аналітичні терези; 4 – прес-форма;
5 – гідравлічний прес; 7 – мікрометр.
Порядок виконання роботи
Робота проводиться з 3-4 видами порошків, що відрізняються по своїй природі (залізо, мідь, олово, молібден, титан) і характеристикам (розмір частинок, форма, насипнащільність, наявність оксидних плівок та інш.)
|
|
|
Спресувати чотири зразки кожного із зазначених порошків при тисках 10; 20; 30; 40 кН/см2 (за вказівкою викладача) з використанням прес-форми діаметром 12...16 мм на гідравлічному пресі. Для цього визначити наважку виходячи із співвідношення (H: d = 0,5...0…0,6) та зусилля пресування N:
N = PS, (1.27)
де Р - тиск пресування, кН; S - площа пресування
При випресовуванні зразка з матриці прес-форми необхідно визначити тиск виштовхування, який фіксують по максимальному відхиленню стрілки манометра.
Після пресування пресовки зважують на аналітичних терезах та визначають їх розміри за допомогою мікрометра. За результатами вимірів визначають щільність г/см3, відносну щільність 
, початкову висоту пресовки h 0, початковий відносний обсяг 
, пористість f, відносний об’єм 
.
При визначенні пружної післядії за формулою
, (1.28)
де 
- абсолютне розширення пресування по довжині або по діаметру; 
, 
- довжина (діаметр) пресування відповідно тій, що знаходиться в прес-формі під навантаженням і після видалення її з прес-форми. За прийняти внутрішній діаметр прес-форми.
Формованість порошку оцінюють по зовнішньому вигляду пресовки. Для цього описують поверхню брикету (блискуча, матова, гладка, шорсткувата й т.д.), установлюють наявність або відсутність тріщин, фіксують стан країв (гострі, крихкі). Кількісною характеристикою формованості порошку є відношення тиску, при якому відбувається руйнування брикету при випробуванні на стиск, до тиску пресування: 
,
|
|
|
де 
– межа міцності на стиснення.
Для визначення зразок руйнують між двома пластинами на пресі. Знаходять мінімальне зусилля, при якому починається руйнування зразка.
Тоді: 
, (1.29)
де N – зусилля руйнування;
S - площа брикету.
Всі розрахунки привести у звіті. Отримані результати зводять у таблиці 1.1-1.4.
Таблиця 1.1 – Результати дослідження процесу пресування порошкових
матеріалів
| Матеріал | Характеристики порошку | Тиск, кН/см2 | Вага, г | Висота пресовки, см | Діаметр пресовки | Об’єм пресовки, см3 | Щільність пресовки, г/см3 | Відносна щільність, % | Пористість f,. % | Примітки |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
Таблиця 1.2 – Результати визначення характеристик пресовок
| Матеріал | Тиск, кН/см2 | Маса брикету, г | Висота, см | Діаметр, см | Відносна щільність, % | Пористість, % | Формованість, В | Пружна післядія | Тиск виштов-хування |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
При дослідженні рівняння М. Ю. Бальшина з використанням даних таблиці 1.1 визначають відносний об’єм, величини lgР та lg 
. За отриманими даними будують залежність lgР – (lg ) і визначають сталі рівняння L та С згідно методики викладеної вище. Записують рівняння з визначиними сталими. Отримані результати заносять у таблицю 1.3.
Після цього згідно отриманого рівняння розраховують теоретичну залежність відносної щільності від тиску пресування. Отримані результати заносять у таблицю 1.3.
По отриманим даним будують графічну залежність відносної щільності від тиску пресування і порівнюють її з експериментальною. Роблять висновок про придатність отриманого рівняння для опису процесу пресування матеріалів, що досліджувались. Рівняння придатне у тому випадку, коли теоретична та практична залежності знаходяться у межах довірчого інтервалу визначення величин, що досліджувались (рис. 1.9).
Таблиця 1.3 – Результати дослідження придатності рівняння М. Ю. Бальшина
| Матеріал | Тиск, кН/см2 |
lgP | Відносна щільність, %
|
Відносний об’єм, |
lg | Примітки | |
| 1 * | 2 * | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
* 1 – за експеритальними даними; 2 – розрахункова за рівнянням (теоретична)
а – рівняння придатне; б – рівняння не придатне; в – рівняння обмежено придатне в інтервалі тиску 5…15 кН/см2
Рисунок 1.9 – Практичні (1) та теоретичні (2) залежності відносної
щільності від тиску пресування
При дослідженні рівняння Куніна і Юрченко на базі експериментальних даних графічним методом за методикою викладеною вище визначити константи. Дані про проведені розрахунки та визначені константи занести в таблицю 1.4.
Записати рівняння пресування. Зробити висновок про його придатність для опису процесу пресування матеріалів, що досліджувались таким же чином, як і у випадку рівняння М. Ю. Бальшина.
Таблиця 1.4 – Результати дослідження рівняння Н. Ф. Куніна і Б. Д. Юрченка
| Мате-ріал | Тиск, кН/см2 | Щіль-ність, г/см3 | K | lg K |
|
|
| K 0 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
За даними таблиць побудувати графіки залежності: відносної щільності; пористості; тиску виштовхування; пружної післядії; показника формованості В від тиску пресування та властивостей порошків
