![]()
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів
Контакти
Тлумачний словник Авто Автоматизація Архітектура Астрономія Аудит Біологія Будівництво Бухгалтерія Винахідництво Виробництво Військова справа Генетика Географія Геологія Господарство Держава Дім Екологія Економетрика Економіка Електроніка Журналістика та ЗМІ Зв'язок Іноземні мови Інформатика Історія Комп'ютери Креслення Кулінарія Культура Лексикологія Література Логіка Маркетинг Математика Машинобудування Медицина Менеджмент Метали і Зварювання Механіка Мистецтво Музика Населення Освіта Охорона безпеки життя Охорона Праці Педагогіка Політика Право Програмування Промисловість Психологія Радіо Регилия Соціологія Спорт Стандартизація Технології Торгівля Туризм Фізика Фізіологія Філософія Фінанси Хімія Юриспунденкция |
|
|||||||||||||||||||
ФОРМУВАННЯ ПРОКАТКОЮ ПОРОШКІВ
Суть методу пресування прокаткою порошків полягає в їх ущільненні, коли вони гравітаційно або примусово поступають з бункера між валки, що обертаються назустріч один одному (рис.51). При цьому так як і при статичному пресуванні в пресформах відбувається зміна властивостей порошкового матеріалу, який перетворюється з сипкого в компактний, що має певні характеристики міцності.
1– елементи об’ємів порошкового тіла, що прокатується; 2 – дозуючий пристрій (бункер); 3 – вихідний порошок; 4 –зона деформації; 5 – валки; 6 – кінцевий прокат Рисунок 51 - Схема прокатки
Процес прокатки порошків можна розглядати як процес їх безперервного пресування. На відміну від прокатки компактних матеріалів при прокатці порошків не дотримується закон сталості об'єму матеріалу, який прокатується. При прокатці порошкового тіла його об'єм зменшується. В той же час дотримується закон сталості маси:
де Останнє рівняння можна записати так: або після логарифмувань
Таким чином, при плющенні порошків сума логарифмічного ступеня ущільнення матеріалу і логарифмічного ступеня деформації за трьома взаємно перпендикулярними направленнями рівна нулю. У практиці і теорії плющення порошків важливими є також коефіцієнт спресовування
де
де Процес пресування прокаткою порошків порошків можна розбити на два етапи. Перший, так званий несталий період саморегулювання може продовжуватися аж до повороту валів на 120...180°. У цей період відбувається збільшення повного тиску металу на валяння , що призводить до пружної деформації елементів робочої кліті стану і зміна зазору між валяннями. При цьому постійно збільшуються товщина і густина прокату. Другий етап, відповідний сталому процесу плющення, в свою чергу може бути розділений на три підетапи. На першому відбувається транспортування порошку як гравітаційно, так і валками в зону ущільнення. У зв'язку з цим важливого значення при плющенні набуває текучість порошку. При відпрацюванні технологічних процесів треба особливу увагу звертати на особливості вільного витікання порошку з бункера, оскільки останнє визначає об'ємні витрата (лінійну швидкість) порошку, від якої в свою чергу залежить окружна швидкість валів, яка повинна бути узгоджена із швидкістю руху порошку. Інакше безперервність процесу спресовування порошку порушується. Транспортний ефект валів залежить від сили тертя між порошком і поверхнею валів. Найбільше захоплення порошку спостерігається при
Рисунок 52 - Основні кутові параметри плющення порошків На другому підетапі під дією валів, що обертаються, відбувається структурна деформація порошку, тобто щільніше укладання частинок порошків без їх деформації, зміна густини порошку від насипної до густини утруски. При цьому на густину мають істотний вплив властивості порошків - розмір частинок порошків і їх форма, гранулометричний склад, стан поверхні тощо. І, нарешті, на третьому підетапі відбувається остаточне формування властивостей прокату. При цьому процес характеризується пружними і пластичними деформаціями частинок порошку і, як результат, утворенням якісного контакту між ними, що визначає кінцеві властивості прокату (густина, міцнісні властивості, товщина тощо.) На третьому підетапі ущільнення відбувається зміна густини від густини утруски до густини сирої стрічки з урахуванням явищ пружної післядії. Товщина прокату, його густина і інші властивості формуються в результаті взаємодії багатьох чинників, які впливають на процес плющення. Ці чинники можна розділити на дві групи: геометричні і физико-механічні. Геометричні: 1.кутові параметри (рис.52): початковий кут 2. діаметр валів 3. розчин валів 4. товщина сирого прокату 5. ширина прокату 6. початкова товщина
Физико-механічні: 1. насипна маса порошку 2. маса утруски порошку 3. хімічний склад порошку; 4. гранулометричний склад порошку; 5. текучість порошку; 6. форма частинок порошку; 7. швидкість плющення 8. стан робочої поверхні валів; 9. жорсткість робочої кліті стану; 10. в'язкість газового середовища плющення; 11. напрям плющення.
Кутові параметри разом з іншими використовуються для аналізу і опису механізму плющення порошкових матеріалів. Під початковим кутом мається на увазі кут, визначуваний дозуючим пристроєм. Початковому куту відповідає товщина подачі порошку. Звичайно зміна початкового кута призводить до зміни властивостей прокату, перш за все його товщини і густини. Так, при збільшенні початкового кута густина і товщина прокату збільшуються, оскільки збільшується транспортний ефект валів за рахунок збільшення площі їх зіткнення з порошком. Проте слід зазначити, що досягши певних значень початкового кута густина і товщина практично перестають змінюватися, тобто має місце граничний початковий кут, перевищення якого недоцільне. Кутом плющення називається кут, довжина дуги якого служить підставою епюри тиску плющення. Починаючи з кута плющення густина прокатуваного порошкового матеріалу змінюється від густини утруски Кут плющення
де Кутом спресовування Нейтральний кут Кут пружного стиснення валів Кут птабялізапм (стабілізації ?) процесу Як наголошувалося раніше, характеристики сирого прокату, перш за все його густина і товщина, формуються в результаті взаємодії всіх геометричних і физико-механічних параметрів, аналітичний опис впливу яких на процес прокатки в даний достатньо не вивчений. Особливо утруднений аналітичний опис впливу фізіко-механічних параметрів. У зв'язку з тим, що основними контрольованими параметрами прокату є його товщина і густина, далі зупинимося на впливі цих параметрів. Товщина стрічки за інших рівних умов залежить від спочатку встановленого зазору між валками. При цьому, як правило, товщина прокатної стрічки більша, ніж ширина зазору, і збільшується з його збільшенням, тобто має місце залежність, показана на рисунку 53.
Рисунок 53 - Залежність товщини стрічки від розчину валів: 1 - ширина прокату 200 мм; 2 - ширина прокату 100 мм (Для якого матеріалу !) Нахил прямих на вказаних залежностях визначається жорсткістю конструкції робочої кліті прокатного стану. Аналітично приведені залежності можуть бути описані за допомогою рівняння
де Кутовий коефіцієнт
який визначає пружні деформації кліті стану
де So - початковий розчин валів; р - повний тиск. Постійна
де Серед властивостей порошків помітний впливають на товщину прокату розмір часток і їх форма, тобто ті властивості, які в основному визначають текучість порошку, його насипну густину. Із збільшенням текучості порошків збільшується кількість матеріалу, що поступає в зону деформації, що і призводить до збільшення товщини прокату. Прямо пропорційна залежність також спостерігається між товщиною стрічки і насипною густиною порошку, який прокатується :
Таким чином, використовуючи вихідні порошки з різним розміром частинок і формою можна регулювати товщину прокату. Проте висловлені припущення відносяться до випадку гравітаційної подачі порошків в зону ущільнення. Збільшенню товщини прокату, а також його густині сприяють також примусова подача порошків, зменшення в'язкості середовища плющення, зміна шорсткості поверхні валів, вакуумування процесу тощо. На впливі цих чинників ми зупинимося далі. При плющенні важливим є встановлення залежностей густини прокату від різних параметрів. У зв'язку з різноманіттям чинників, що мають вплив на густину прокату, можливий емпіричний підхід до її визначення. По Виноградову зв'язок між густиною прокату і його товщиною може бути виражений рівнянням:
де Можна також використовувати залежність безрозмірних величин - відносної густини і відносної товщини прокату
де Графічний вид цих залежностей для випадків плющення різних матеріалів показаний на рис.54. Для більшості умов плющення металевих порошків коефіцієнти С і С1 можуть бути визначені
Важливою в практиці плющення є здатність до ущільнення порошків, тобто залежність густини прокату від тиску на валки. По Каташинському ця залежність має вигляд:
де Знаючи цю залежність, можна визначити тиск, необхідний для пресування прокату заданої густини, або загальне зусилля, необхідне для силового розрахунку устаткування. Поняття 1 - титан ( 4 - залізо ( 1 - титан ( 4 - залізо ( 1 - титан ( 4 - залізо ( Рисунок 54 - Залежність відносної густини прокату з різних матеріалів від його відносної товщини
Рисунок 55 - Зміна тиску (1) і густини (2) прокату в зоні деформації густиною прокату Густина прокату змінюється від щільності утруски до густини сирої стрічки в точці дії максимального тиску і надалі практично не змінюється. Таким чином, густина прокату виявляється сформованою не на виході з валів, а в нейтральному перетині, де тиск пресування досягає максимуму. Вихід епюри тиску пресування за лінію центрів валів обумовлений пружним стисненням валів. Між максимальним і середнім тиском на валках має місце пропорційна залежність
де З другого боку, зв'язок між середнім тиском, плотноєшо? утруски і описана так:
У свою чергу повний тиск на валках, який представляє інтерес при розрахунках деталей на міцність по Виноградову, можна визначати таким чином:
де Для побудови діаграм ущільнюваності при плющенні важливо визначити максимальний тиск на валяння за допомогою точкових мессдоз? з автоматичним записом значень тиску. Залежність густини стрічки від На другій стадії ущільнення до відносної густини 0,6...0,8 відбувається за рахунок заповнення крупних пор матеріалом частинок унаслідок деформації приконтактних областей. На третій стадії ущільнення до відносної густини вище 0,8...0,85 відбувається в основному за рахунок деформації всього об'єму частинок. На цій стадії основний вплив на процес ущільнення має матеріал частинок, ступінь його наклепа і інші міцнісні характеристики. При прокатці пластичних матеріалів легко може бути досягнута відносна щільність, близька до одиниці (0,98 при прокатці міді при При плющенні велика увага приділяється формуємості порошків, які визначають міцнісні властивості сирого прокату. В цьому відношенні переважною є розвинена поверхня частинок, оскільки механічне зчеплення між частинками порошку при формуванні міцнісних властивостей прокату має важливе значення. Крім того, частинки сферичної форми схильні до меншого ступеня деформації, ніж дендритної або голчатої. У зв'язку з цим в плющенні краще використовувати порошки, одержані гідрометалургійними методами або відновленням. При цьому велике значення має розмір частинок порошків. Існує граничний максимальний розмір частинок порошків, при якому прокат не формується, в першому наближенні він розраховується так:
де 1 - міді; 2 - заліза; 3 - суміш ( 4 – суміш ( Рисунок 56 - Залежність відносної густини прокату від
Окрім розглянутих чинників, що впливають на формування властивостей прокату (перш за все його товщина і, густина), важливе значення має швидкість плющення. Підвищення швидкості плющення - одна з основних задач при розробці технологічних процесів. Проте швидкість плющення часто доводиться обмежувати унаслідок причин, які розглянемо далі. Одна з умов безперервного плющення при гравітаційній подачі порошків в зону ущільнення - визначення, оптимальних швидкостей плющення. Звичайно повинна виконуватись нерівність
де
Мінімальна швидкість плющення визначається з умови, що маса стрічки повинна бути більшою маси порошку, що вільно просипається в зазор між валяннями, тобто Маса порошку, що йде на формування стрічки на одиниці її ширини:
де
Маса неспресованого порошку, що просипається в зазор між валяннями через перетин
де Підставивши значення
де Максимальна швидкість плющення по Г.І.Аксенову визначається виходячи з того, що надходженню порошку в зону ущільнення перешкоджає повітря (або інше газове середовище плющення), видавлюєш з простору між частинками при їх ущільненні в зоні деформації в напрямі, протилежному плющенню:
де Виникнення потоків повітря в напрямі, протилежному плющенню, створює лобовий опір (лобовий тиск), який перешкоджає руху частинок порошку в зону деформації
де
Лобовий опір зростає із збільшенням швидкості плющення за рахунок більшої кількості видавлюваного газу з міжчасткового простору в одиницю часу. В результаті збільшується швидкість газового потоку. Вказані явища при великих швидкостях плющення призводять до зменшення товщини і густини прокату (рис.56). При певній критичній швидкості плющення можливе значне пониження густини прокату в середній його частині або порушення його суцільності. Рисунок 57 - Залежність товщини (1) і густини (2) прокату з нікелевого порошку при рівні засипки в бункері 60 мм
У розглянутих явищах важливу роль має розмір частинок порошків. Так, при плющенні дрібних порошків, що мають низьку газопроникність, максимально допустима швидкість плющення менша, ніж при плющенні крупних порошків. При цьому для дуже тонких порошків ( Істотний вплив на максимально допустиму швидкість плющення, а також товщину і густину прокату мають в'язкість і густина газового середовища. Із збільшенням в'язкості газу максимальна швидкість плющення
Таблиця 3. - Вплив в'язкості газу на товщину прокату з нікелевого порошку
Найвищі значення товщини і густини прокату досягаються при плющенні у вакуумі, що указує на істотний вплив газового середовища плющення. У міру зменшення розмірів частинок, підвищення швидкості плющення, в'язкості газів роль газового середовища зростає і за певних умов може виявитися переважаючою. Як наголошувалося раніше, певний вплив на характеристики прокату роблять стан поверхні валів з погляду чистоти обробки їх поверхні. Оптимальною вважається поверхня, відповідна 9-10 класу. Як правило, збільшення шорсткості валів призводить до збільшення товщини і густини прокату за рахунок більшої кількості порошку, який поступає в зону деформації в результаті коефіцієнта тертя, що збільшується, між порошком і поверхнею валів. Важливо, щоб поверхня обох валів була оброблена
Рисунок 58 - Схема плющення з різними варіантами подачі порошку
по одному класу чистоти. При недотриманні цієї умови на ділянках, відповідних більшій шорсткості, густина прокату виходить вища, ніж на менш шорстких ділянках, що призводить до браку після спікання - викривленню, разнотолщинності і ін. Для виготовлення порошкового прокату застосовують стани, які за конструкцією принципово не відрізняються від станів для плющення литих матеріалів. Основними вузлами в них є шестерінчаста кліть, редуктор, шарнірні шпінделі, валки, нажимний пристрій, пристосування для осьової і радіальної настройки валів. Проте особливістю прокатних станів для плющення порошків є відносно мале і регульоване число обертів валів (0,33...30 об/хв.) і горизонтальне розташування площини, в якій розташовані осі валів при вертикальному плющенні. Стани для вертикального плющення порошків забезпечені спеціальними бункерами для подачі порошків в зону деформації. Конструкція бункера має важливе значення як з погляду отримання однорідності властивостей по довжині і ширині прокату, так і можливості виготовлення прокату різноманітної форми і властивостей. Бункери можуть бути підвісними і спираютися на валки. Схеми основних видів бункерів показані на рис.58. Найбільш універсальним і зручним в роботі є пристрій для подачі порошку, показаний на рис.58,п.2. Регулюючи рівень шибера, можна одержувати як моно-, так і біметалічний прокат. Крім того, застосовуючи порожнистий шибер, можна пропускати через нього сітку або стрічку, накочивши на них порошок. Для плющення порошків, що мають високу текучість, зручно застосовувати бункер відповідно до схеми (рис.58,п.3), і навпаки, для примусової подачі порошку або регулювання його витрати зручно застосовувати пристрій (рис.48,п.4). Прокат після стану безпосередньо або заздалегідь намотаний в бухти спікається в муфельних печах протяжкою через зону нагріву (рис.59). Закономірності спікання аналогічні закономірностям спікання інших видів порошкових матеріалів, які будуть розглянуті в розділі "Спікання" цього посібника. Метод плющення порошків знаходить все більше застосування для виготовлення матеріалів різного призначення. При цьому застосування плющення гранульованих порошків і гарячого плющення розширює круг матеріалів, що виготовляються цим методом. Характеристики деяких матеріалів, одержаних методом плющення, приведені в табл.4.
Рисунок 59 - Схема формування прокату і його спікання
по одному класу чистота. При недотриманні цієї умови на ділянках, відповідних більшій шорсткості, густина прокату виходить вищою, ніж на менш шорстких ділянках, що призводить до браку після спікання, викривленню, разнотолщинності і ін. Таблиця 4 - Порошковий прокат і області його застосування
Читайте також:
|
||||||||||||||||||||
|