3 Практика пресування

У практиці пресування, залежно від форми і габаритних розмірів виробів, що виготовляються, вимог, що пред'являються до властивостей порошкових виробів, і інших чинників, застосовуються різноманітні методи і схеми пресування. Найпоширеніші з них є:

1) статичне пресування. Відповідно до цього методу пресування здійснюється в закритих прес-формах на механічних або на гідравлічних пресах;

2) ізостатичне пресування, ущільнення порошку в цьому випадку відбувається в оболонці з використанням тиску, рідини або газу;

3) імпульсне (динамічне) пресування. Відрізняється від двох попередніх високою швидкістю навантаження;

4) прокатка порошків і клинове пресування;

5) бездеформаційні методи формування:

а) вібраційне формування;

б) мундштучне пресування, екструзія;

в) шлікерне литво, литво з термопластичних мас і інжекційне формування.

Загальним для всіх цих методів формування (пресування) порошків є їх підготовка, на чому зупинимось нижче.

3.1 Підготовка порошків до пресування

Необхідність підготовки порошків зумовлена тим, що вони у стадії поставки не завжди відповідають стандартам і технічним умовам, тобто мають різні значення фізичних і технологічних параметрів навіть для порошків з одного і того ж матеріалу. Крім того, їх властивості можуть змінюватися в процесі зберігання за рахунок окиснення, адсорбційного поглинання вологи і т.п.

До підготовчих операцій перш за все відносяться: відпал порошків, розсівання (класифікація), змішування, грануляція.

3.1.1. Відпал

Попередній відпал порошку сприяє відновленню оксидів, рафінуванню хімічного складу в результаті видалення домішок. Під час відпалу також знімається наклеп порошку, стабілізується його кристалічна структура. Відпалу звичайно піддаються порошки, одержані механічним подрібненням, електролізом, розкладанням карбонилів. Ці порошки містять значну кількість оксидів вуглецю, розчинених газів, мають спотворені кристалічні грати, що погіршує і утрудняє пресуємість. Для відновлених порошків відпал застосовується рідше. Наприклад, він в цьому випадку може застосовуватися для укрупнення дуже дрібних частинок для запобігання самозагорання, де от гонки і з титанової губки після магнійтермічного відновлення хлористого титану.

Температура попереднього відпалу звичайно складає 0,5…0,6 температури плавлення. У цих випадках частинки порошку спікаються слабко і губка порівняно легко розтирається в порошок.

Операція відпалу звичайно проводиться в прохідних печах, що обертаються і конвейєрного типу. Середовище відпалу може бути відновним або інертним, у ряді випадків застосовують вакуум. У разі потреби видалення оксидів застосовують відновне середовище (, конвертований газ, генераторний газ і ін.). Інертні гази використовуються для відпалу з метою зняттянаклепа або агломерації частинок. Вакуумна обробка порошків застосовується для відгонки залишків відновника або електроліту.

3.1.2. Класифікація порошків

Проводиться з метою отримання порошків з частинками певного розміру, що вимагається для виготовлення даного виробу.

Під класифікацією порошків мається на увазі розділення їх на фракції за допомогою різних методів.

При цьому деякі фракції можуть виявитися непридатними для використання в конкретному виробництві і їх додатково обробляють (укрупняють або мелють).

Класифікація порошків з розміром частинок більше 40...50 мкм проводиться розсіванням на ситах, а менше 50 мкм за допомогою повітряної сепарації, електросепарації або седиментації.

3.1.3. Змішування

Одна з найвідповідальніших додаткових операцій перед пресуванням - змішування. Властивості спечених виробів багато в чому залежать від того, наскільки рівномірно в результаті змішування були розподілені компоненти шихти. У порошковій металургії застосовується також змішування різних фракцій порошку одного сорту, змішування партій порошку, одержаного різними методами. Мета цих операції - поліпшити пресуємість шихти, а також здешевити її за рахунок деякого розбавлення дорогих сортів порошку дешевшими.

Змішування можна здійснювати механічними і хімічними методами. Змішування однорідних компонентів, відмінних гранулометричним складом і методом отримання, проводиться механічними методами в змішувачах різної конструкції: барабанах, млинах.

Рівномірність механічного змішування визначають наступні чинники: розмір і форма частинок змішуваних компонентів, густина компонентів, характер середовища змішування, тип устаткування змішувача тощо.

Для змішування порошків часто застосовуються порожнисті барабани змішувачів з ексцентричною віссю обертання (типу "п'яної бочки"). Перемішування шихти досягається шляхом струшування її при обертанні барабана.

Застосовують також конусні змішувачі. Такі змішувачі застосовують в тих випадках, коли компоненти не повинні наклепувати і подрібнюватися в процесі змішування. Тривалість змішування 2...8 годин і більше.

У кульових і вібраційних млинах поєднується процес помелу і змішування. У цих установках досягається інтенсивніше змішування і частинки матеріалу одночасно подрібнюються.

У тих випадках, коли змішувані компоненти шихти значно відрізняються за густиною, в шихту вводиться машинне мастило в кількості 1-2%. В результаті цього запобігається сегреція шихти і досягається більш рівномірне змішування компонентів.

В даний час методи хімічного змішування мають менше розповсюдження, ніж механічні. Проте вони відносно рівномірності розподілу компонентів мають перевагу перед механічними, особливо коли кількість "другого" компоненту, що вводиться в шихту, менше 1%.

Хімічний метод змішування полягає в осадженні з розчинів на поверхні частинок основного металу добавки металу у вигляді його солі, у випаровуванні водного розчину солі металу-добавки при одночасному інтенсивному перемішуванні з порошком основного металу. Надалі сіль може розкладатися або відновлюватися в процесі подальшого відпалу або безпосередньо в процесі спікання виробу.

3.1.4 Грануляція

Грануляція вихідної шихти зазвичай проводиться з метою поліпшення її текучості, особливо в тих випадках, якщо вона складається з порошків, з малим розміром частинок (менше 5...10 мкн). Грануляцію можна проводити різними методами, серед яких найпоширенішим є метод, заснований на замішуванні порошку із зв'язкою (парафін, розчин каучуку в бензині, розчин полівінилового спирту в воді тощо.). Надалі одержана суміш протирється на протирочних ситах і гранулюється обкаткою в спеціальних барабанних або конусних грануляторах.

Можлива також грануляція за рахунок розпилювання суспензій, які вміщують розчин зв’язки (наприклад розчин парафінового воску та стеорінової кислоти в трихлоретані) та порошків з їх вмістом в суспензії 70…80%.

Грануляцію (укрупнення) частинок шихти можна також проводити її спіканням з подальшим дробленням. Найчастіше цей метод прийнятний для укрупнення дисперсних порошків з метою підвищення їх текучості і зниження пірофорності.