1.3. Технологічні властивості
Насипна щільність. Під насипною щільністю розуміють масу вільно насипаного порошку в одиниці об’єму. Насипна щільність визначає початковий об’єм, який засипають у матрицю металевої чи еластичної оболонки для пресування. Сталість цього параметра особливо важлива, оскільки її враховують для конструювання прес-інструмента та іншого технологічного обладнання, а також використовують для встановлення закономірностей пресування статичними методами, прокаткою тощо.
Насипна щільність для одного й того ж матеріалу залежить від його фізичних властивостей і передусім від розміру частинок та їх форми. Зазвичай збільшення питомої поверхні порошків приводить до зменшення їх насипної щільності і навпаки. Збільшенню насипної щільності сприяє макроскопічність порошків і спрощення їх форми, що зменшує тертя між частинками і забезпечує щільне заповнення ними певного об’єму.
Чим більша дисперсія порошків за розміром частинк, тим вища насипна щільність, оскільки дрібніші частинки займають простір між більшими, сприяючи тим самим більш щільному їх укладанню.
Насипну щільність визначають відповідно до ГОСТ 19440-74 за допомогою приладів, що забезпечують вільне засипання порошку у вимірний циліндр. Для цього застосовують волюмометри. Насипну щільність визначають як співвідношення маси вільно насипаного порошку до об’єму, який він займає:
Щільність і об’єм утруски. Під щільністю утруски розуміють щільність певного об’єму порошку після його ущільнення вібрацією. У разі ущільнення вібрацією відбувається тільки структурна деформація за відсутності пластичної деформації частинок чи їх крихкого руйнування. У процесі віброущільнення (утруски) порушуються міжчастинкові зв’язки, вплив тертя між частинками послаблюється і вони вкладаються щільніше. При цьому підвищення щільності порівняно з насипною становить 20…50%. На щільність утруски впливають ті властивості порошків, від яких залежить насипна щільність. При цьому особливого значення набуває фракційний склад. Наявність великих і дрібних частинок у порошку сприяє підвищенню щільності утруски. Щільність утруски визначають згідно з ГОСТ 25279 – 82.
Величину, обернену щільності утруски, називають об’ємом утруски, що відповідає об’єму, який займає одиниця маси віброущільненого порошку.
Знати щільність і об’єм утруски порошків важливо для конструювання прес-форм і особливо для розрахунку розмірів еластичних і металевих оболонок. Крім того, ці характеристики можуть опосередковано свідчити про фізичні властивості порошків і, отже, про їх поведінку під час пресування і спікання.
Текучість. Під текучістю розуміють час спливу певної наважки порошку (50 г) з вирви через калібрований отвір діаметром 2,5 мм відповідно до ГОСТ 20899 – 70. Текучість порошку, у першу чергу, залежить від його фізичних властивостей: щільності, розміру і форми частинок, стану їх поверхні (окиснення та наявності адсорбованої вологи) тощо. При цьому основним фактором, що визначає текучість порошку, є сила тертя між частинками порошку під час їх взаємного переміщення. Текучість знижується зі зменшенням розміру частинок, підвищенням шорсткості їх поверхні, тобто зі збільшенням питомої поверхні та за наявності вологи на поверхні частинок. Окиснення поверхні частинок порошків сприяє підвищенню текучості, оскільки в цьому разі зменшується коефіцієнт тертя між тертьовими поверхнями внаслідок зниження їх шорсткості й утворення пар тертя МеО - МеО чи Ме - МеО.
Текучість порошку має важливе практичне значення, оскільки визначає час і якість заповнення порошком порожнини матриці. Зазвичай для швидкої та неперервної подачі порошку до прес-форми і рівномірного заповнення її об’єму використовують порошки чи їх суміші з високим значенням текучості. Особливої значущості текучість набуває за автоматичного пресування, коли швидкість заповнення прес-форм порошком визначає продуктивність пресового обладнання.
Кут природного укосу. Під кутом природного укосу розуміють кут між горизонтальною поверхнею і конуса, утвореного з порошку під час його насипання на поверхню. Кут природного укосу може служити непрямою характеристикою текучості порошку і залежить від тих самих властивостей порошків, що й текучість. Так, зменшення кута природного укосу відповідає збільшенню текучості і навпаки.
Пресованість, ущільнюваність, формованість. Пресованість – комплексна характеристика порошків, що визначається їх ущільненням і формуванням.
Ущільнюваність порошків характеризує здатність порошків до ущільнення під впливом тиску, прикладеного зовні.
На ущільнюваність порошків впливає весь комплекс властивостей порошків, а також умови пресування. Відповідно до ГОСТ 25280 – 82 ущільнюваність порошків оцінюють за щільністю пресувань діаметром 11,5 мм і висотою 11 мм, що спресовані під тиском 200, 400, 500, 600, 700 і 800 МПа. Результати оформлюють у вигляді таблиці чи графіка в координатах щільність – тиск. Чим більша максимальна щільність, тим вища ущільненість порошку.
Формованість порошку характеризує його здатність зберігати форму виробу, який з нього спресований. Зазвичай вищу формованість мають порошки з пластичних матеріалів з розвиненою поверхнею, низьку - порошки з твердих, крихких матеріалів і особливо правильної форми, для зберігання форми виробів, спресованих з них, потребує уведення у вихідну шихту зв’язуючих речовин. Формованість за ГОСТ 25820 – 82 визначають за допомогою спеціальної прес-форми, що дозволяє визначити мінімальні та максимальні значення щільності, за яких спресовані вироби під час вилучення з прес-форми не розшаровуються і не розсипаються. Отримані значення щільності пресувань, за яких забезпечується формованість порошку, використовують для визначення діапазону тиску, необхідного для пресування певного порошку.