Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Теоретичні основи напівсухого пресування порошкоподібних мас

Предмет: 
Тип роботи: 
Лекція
К-сть сторінок: 
17
Мова: 
Українська
Оцінка: 

style="text-align: justify;">По величина Купл і Купр можна судити про пресуємість матеріалів. З підвищенням пресуемості суміші коефіцієнт Купл зростає, а коэфіцієнт КУПР зменшується. По діаграмі пресування визначається количественное співвідношення між корисною енергією Е1, затрачуваної на пластические деформації, у результаті яких матеріал ущільнюється й упрочняется, та енергією пружних деформацій Е2 стиснуті матеріали при знятті давления, що послабляють структуру пресованого тіла. Більш повно про пресуємість матеріалів можна судити по показнику пластичності k:

У сумішей гарної прессуемости показник пластичності складає 14... 19. Для забезпечення раціональних режимів обробки тиском порошкообразных сумішей необхідно знати їх реологические властивості і фізикомеханічні характеристики в процесі ущільнення.
 
4.3.3. Розрахунок тиску пресування
 
Аналіз кривих пресування різних порошкоподібних матеріалів показує їхню якісну ідентичність.
Залежність між питомим тиском пресування Р0 і осіданням массы Н можна представити у виді [23]
де а, n – постійні коефіцієнти характерні для прессуемого материала; е- основа натурального логарифма.
Значення коефіцієнтів а, n можуть бути отримані по экспериментальній залежності для початкової і кінцевої крапок (мал. 4. 13).
 
Рис. 4. 13, Залежність опади шихти від питомого тиску пресування при різній вологості матеріалу (криві пресування)
 
Загальний тиск пресування   необхідне для пресування порошков, складається з тиску  , яке потрібно для досягнення заданний щільності (р) прессовки при рівномірному розподілі тиску по высоте і при відсутності втрат на тертя часток об стінки пресформи; явища  - на тертя часток порошку об стінки пресформи; надлишкового давления  , викликуваного неоднаковим розподілом тиску по высоті пресовки, через нерівномірну вологість маси, неоднорідності зернового складу і нерівномірності засипання пресформи масою:
Максимально можливе осідання прессуемой маси
Нmax=H0-Hизд
У диференціальній формі залежність осадки маси в межах пружньої деформації для твердих тіл від тиску можна представити у виді
де γ -відносний стиск; Р0 – питомий тиск; Е – модуль пружності.
Залежність необоротної деформації від тиску пресування по иналогии з (4. 15) виражається непропорційною залежністю
dН=dР0/А (4. 16)
де А – модуль пресування – величина перемінна, залежна від зусилля пресування, вологості шихти і її опади.
Модуль пресування характеризується кутом нахилу дотичної в какой-либо крапці кривої пресування до осі абсцис. Зі збільшенням значень і зменшенням вологості шихти (W) значення А зростають. Дану залежність можно представити у виді
А=CW-n/Hmax-Hi
де C – постійний коефіцієнт; W- вологість шихти; n – показник степени; Hmax, Hi- максимальна і поточна осідання маси відповідно.
Позначивши R = CW-n і підставивши у формулу (4. 1 6) значення А, маємо
dН = dР0 (Hmax-Hi) /R; dР0=dHR/Hmax-Hi. (4. 17)
Інтегруючи вираження (4. 17), одержимо
Прийнявши при Р0=0 Н=0, визначаємо значення С =-Rln Hmax,
Р0 = -RlnHmax-Rln (Hmax-Нi) =-RlnHmax-Hi/Hmax,
-Р0/R=lnHmax-Нi/Hmax; e-P/R=Hmax-Нi/Hmax
Остаточно
Нi=Hmax (1-e-P/R) (4. 18)
З вираження (4. 18) при заданому тиску пресування Р и відомих величинах Н и R можна установити осадку прессуемой маси.
Коефіцієнт пористості
Кп = Vn / Vтв = HnF/HтвF= Нп/ Нтв, (4. 19)
де Vn -обсяг пористості; VTB -обсяг твердої речовини; F -перетин форми в площині, перпендикулярної до прикладеного тиску; Нтв -висота твердого тіла. Представимо вираження (4. 19) у виді
1+Кп= (Нп+Нтв) /Нтв=Низд/Нтв
При Нп+Нтв=Н0; де Н0 -глибина пресформи, одержимо Кп = Кп0, звідки
1+Кп0=Н0/Нтв (4. 20)
Підставляючи в (4. 20) значення Н0=Нм +Низд, одержимо
1 + Кпо = (Нм + Низд) /Нтв= (Нм +Нтв + Нводи) /Нтв (4. 21)
відкіля Нм = КпоНтв-Нводи
Вираження (4. 18) можна представити як
eP0/R=Нmax/Нmax – Нi
Значення параметра R можна визначити з діаграми (мал. 4. 14).
 
Рис. 4. 14. Діаграма для визначення параметра R
 
Максимальне ущільнення одержуємо при Нi, що наближається до Нmaх.
Наприклад, при Нmaх-Нi, = 0, 005Нmaх маємо ep°/R =200 чи Р0 /R. lge = lg200,
Звідки одержуємо максимальне (критичне) тиск пресування, соответующее найбільшого ступеня ущільнення шихти Рmaх= 2. 3R/0. 434.
У даному вираженні значення параметра R приймається максимальним. Робочий тиск пресування відповідає заданому значенню коэффициента пористості пресовки.
Висоту готового виробу можна установити з залежностей
Нтв (1+ Кт) = Низд; Нтв (1+ Кпо) =Но; Низд=Но (1 + Нп) /1+ Кпо. (4. 22)
Величина осадки маси
Н=Но-Низд
Параметр Но – величина емпірична, залежна від вологості порошку його зернового складу. Параметр Кпо визначається по формулі
Кпо =γ/γ0 (1 + W/100) -1 (4. 23)
Відповідно до формули
еP/R=Нм/ (Нм – Н) ; P/R lge=lg (HM/ (HM – Н)). (4. 24)
Для робочого тиску пресування по діаграмі (див. мал. 4. 14) вибираємо значення параметра R.
 
4.3.4. Вплив тертя на процес пресування
 
З обліком розглянутого вище механізму пресування порошкоподібних шихт представимо розрахунок тиску пресування по висоті пресування з обліком тертя. Вивченням даного питання займалися різні вчені: П. П. Баландин, М. Я. Сапожников і ін. Розглянемо положення пресуємого матеріалу наприкінці пресування шихти (мал. 4. 15).
Допустимо, що в довільному перетині 1-1, що відстоїть від упора на відстані Н, питомий тиск дорівнює Р. У перетині 2-2, що відстоїть від перетину 1-1 нескінченно мала відстань dН, питомий тиск більше на нескінченно малу величину dP і дорівнює (рНі,). Допустимо, що питомий тиск у поперечному перерізі прессовки по всій її площі однаковий. Уравнение равновесия шару пресованої шихти (без обліку його ваги, як величини достатньо малої в порівнянні з діючими силами) одержимо виходячи з наступних міркувань.
На внутрішній шар спресованої шихти в напрямку, зворотному руху пресуючого пуансона, діє сила Pf. У цьому ж напрямку діє сила тертя по бічній поверхні шару dН
dН= PfUdН, (4. 25)
де  – коефіцієнт бічного розпору, дорівнює відношенню бічного тиску q на стінку матриці, спрямованого нормально до його поверхні, до основного тиску Р в тій же точці; Г – коефіцієнт тертя матеріалу о пресс-матрицю; U – периметр перетину пресовки; dН – висота шару прессовки.
 
Рис. 4. 11 5. Схема до розрахунку тиску пресування
 
У напрямку руху штемпеля, що пресує, (площею S) на шар dН діє сила, рівна (Р+dР) S. Тоді рівняння рівноваги шару dН приймає вигляд
PS + fPUdH – (Р + dP) S = 0 (4. 26)
Після перетворень одержимо
dPS = fPUdH
Розділивши обидві частини рівняння на PS, одержимо
dP/P=fUdH/S.
Так як питомий тиск на поверхні штемпеля, що пресує, і на упорі істотно не відрізняється, то параметр  можна вважати величиною постійною по всій висоті пресовки Н. З урахуванням незначної різниці температур стінок прес-матриці на ділянці Н величину f так же можна прийняти постійною. При зазначених умовах відношення fU/S буде також величиною постійною, котру позначимо через К тоді
dP/P=KdH
Після інтегрування даного диференціального рівняння одержимо
lg=KH + C,
де С- постійна інтегрування.
Після потенцирования будемо мати
Значення постійної С знаходимо при Н=0, тоді Р=Р0 і рівняння і (4. 27) прийме вид
або остаточно
У даному рівнянні значення питомого тиску   виражено через тиск на упорі   і поточне значення висоти шаруючи матеріалу Н при відрахунку її від упора.
При Н = Н2 з рівняння (4. 28) одержимо
Тоді питомий тиск на упорі
При відліку довільного перетину Н, не від упора, а від штемпеля рівняння (4. 28) прийме вид
Дане рівняння різними авторами інтерпретується посвоєму. Так П. ІІ. Баландін (1938р.) пропонує наступне рівняння розподілу тиску в пресовках
де Rг – гідравлічний радіус перетину пресуємого виробу, тобто відношення площі перетину S' до периметра U; m – добуток коефіцієнтів  та f.
Р. Я. Попильский вважає більш правильним дотримання умови
RГ = 2S'/U.
Значення величини  П. П. Баландін визначав по відомому виразу механіки сипучих тіл
 =tg2 (45-/2)
де - кут внутрішнього тертя чи матеріалу кут його природного укосу.
Більш правильним вважається визначення значення  по экспериментальным даним за допомогою месдоз. Значення f так само доцільно определять експериментально. У результаті експериментальних досліджень установлено, що зі збільшенням тиску пресування значення  зростає за рахунок збільшення ролі гідравлічної передачі тиску, а значення f снижается за рахунок змазуючої дії витискуваної рідкої, плівки, що позволяет вважати
f=f (P) = const.
Для глиняних мас (2 клас пластичності) відповідні значення параметрів  = f (W) рівні:
При W=8% =0, 57; W=11% = 0, 63; W=13% = 0, 66; W=16% = 0, 725, а для параметрів f=f (W) відповідно: при W=7% f=0, 5; W=ll% f=0, 435; W=9% f=0, 357; W=10% f=0, 31; W=ll% f=0, 246; W=12, 5% f=0, 155.
Вологість пресуємої маси також визначає значення зусилля выталкивания (N) готового виробу з прес-матриці.
Так, наприклад, для залежності N=f (W) : при W=8% N=7%, від тиску пресування при W= 10% N=5%, при W= 12% N=3%.
Рівняння може бути интерпретированно різним образом при відповідному представленні показника експоненти
H/Rr=H/ (2S/U) =HU/2S (4. 33)
Тоді рівняння (4. 32) можна привести до виду
де DГ – гідравлічний діаметр пресовки.
При логарифмуванні вираження (4. 34) маємо
lgPo/Рн = mН/RГ = mHU/2S = 2fН/RГ = 4fН/DГ
З урахуванням еластичної деформації часток порошку Торкар пропонує показник експоненти представляти у виді 8fН/DГ.
Представлені рівняння використовуються в кераміці і порошкової металлургии. Необхідно мати на увазі, що в міру зниження тиску пресования з боку пуансона, що пресує, у напрямку нерухомого нижнього упора щільність спресованого брикету також знижується (аналогічно зниженню тиску пресування, див. мал. 4. 15). Ступінь однорідності пресовки можна представити у виді відношення Δр= Р0/Р2, чи з обліком (4. 29) Δp=l/ekН2. З даного рівняння видно, що зі збільшенням висоти прессовки Н ступінь однорідності матеріалу зменшується і по величине ступінь однорідності завжди менше 1. При проведенні экспериментальных досліджень необхідно дотримувати умову HD, тоді можна вважати Δ1.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Фото Капча