авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

«УДК 621.762 ББК 30.63 Н62 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Проектирование и оборудование цехов по производству порошковых и ...»

-- [ Страница 2 ] --

Основной задачей смешивания является превращение совокупности час тиц твердых компонентов при их начальном произвольном распределении ме жду собой в макрооднородную смесь. Смешивание – случайный процесс, по этому соотношение смешиваемых компонентов в отдельных небольших объе мах в различные моменты смешивания должно быть вероятностной величиной.

В пределе достигается состояние, при котором все смешиваемые компоненты случайно распределены в общем объеме массы так, что они имеют равную ве роятность нахождения в любом макрообъеме смеси.

Основное назначение смешивания – максимальное увеличение первона чальной поверхности раздела между компонентами смеси S0. По Либенсону, если максимально возможная поверхность раздела равна Sм при, а текущая – S в любой момент перемешивания, то для двухкомпонентной смеси S 10–4–10– (S – поверхность компонента смеси, взятого в меньшем количестве), а диф ференциальное уравнение кинетики смешивания можно записать следующим образом:

dS/d = –С(Sм– S).

При интегрировании уравнение кинетики примет вид S = Sм(1 – еС), где С – константа скорости перемешивания (ее численное значение зависит от относительного количества и дисперсности компонентов), С = ln[1/((1– )] и = (S+1 – S)/(Sм – S), здесь – коэффициент пропорциональности, характеризующий относитель ное приращение поверхности раздела разнородных компонентов в единицу времени + 1;

S+1 – величина поверхности раздела разнородных компонентов в момент времени + 1.

Степень распределения компонентов по объему является, помимо по верхности раздела, вторым параметром смешивания материала. Если разделить -36 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 5. Расчет параметров смешивания металлических порошков весь объем смеси V на большое число малых объемов v, а всю поверхность раз дела S – на такое же число элементарных поверхностей контактов s, то вероят ность попадания Р в каждый данный объем v хотя бы одного элемента поверх ности s определится выражением (1e ) =1S =1S 1 1 e, где С1 – коэффициент пропорциональности.

Методика выполнения практического задания Для расчета времени достижения требуемой однородности смешивания необходимо вычислять по предложенным экспериментальным данным С1Sм и С, для чего сначала определяют минимальный объем смешиваемых материалов, в котором должно быть заданное рецептурное соотношение компонентов.

В соответствии с рекомендациями этот задаваемый объем v должен быть достаточно мал по отношению к общему объему смеси, но достаточно велик по отношению к объему отдельных смешиваемых частиц.

Задание Ознакомиться с теорией смешивания металлических порошков. Вы полнить расчеты времени достижения требуемой однородности смешивания.

Расчеты проводить в соответствии с вариантом, используя данные (табл. 9).

Таблица Данные для расчета параметров смешивающих устройств Продолжительность Количество проб, соответст Заданная Заданная смешивания, мин вующее расчетному рецепту Номер степень од- масса про вари- в первой нородности бы для во второй в первой кон- во второй анта контроль- смешива- смешива контроль- трольной контрольной ния, % ния, г ной точке ной точке точке точке 1 10 20 20 78 90;

92;

94 10;

1;

0, 2 12 24 21 79 90;

92;

94 10;

1;

0, 3 14 28 22 80 90;

92;

94 10;

1;

0, 4 16 32 23 82 90;

92;

94 10;

1;

0, 5 18 36 24 84 90;

92;

94 10;

1;

0, 6 20 40 25 86 90;

92;

94 10;

1;

0, 7 22 44 26 88 90;

92;

94 10;

1;

0, -37 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 5. Расчет параметров смешивания металлических порошков Продолжение табл. Продолжительность Количество проб, соответст- Заданная Заданная Но смешивания, мин вующее расчетному рецепту степень од- масса мер нородности пробы для в первой во второй в первой во второй вари смешива- смешива контроль- контроль- контрольной контрольной анта ния, % ния, г ной точке ной точке точке точке 8 24 48 27 90 92;

95;

97 8;

2;

0, 9 10 20 20 78 92;

95;

97 8;

2;

0, 10 12 24 21 79 92;

95;

97 8;

2;

0, 11 14 28 22 80 92;

95;

97 8;

2;

0, 12 16 32 23 82 92;

95;

97 8;

2;

0, 13 18 36 24 84 92;

95;

97 8;

2;

0, 14 20 40 25 86 92;

95;

97 8;

2;

0, 15 22 44 26 88 92;

95;

97 8;

2;

0, 16 16 32 23 82 90;

92;

94 10;

1;

0, 17 18 36 24 84 90;

92;

94 10;

1;

0, 18 20 40 25 86 90;

92;

94 10;

1;

0, 19 22 44 26 88 90;

92;

94 10;

1;

0, 20 24 48 27 90 92;

95;

97 8;

2;

0, На основе выполненных расчетов показать графически и объяснить за висимость достигаемой степени однородности смешивания от продолжи тельности данного процесса. Показать графически взаимосвязь массы сме шиваемого материала и времени смешивания для достижения определенной степени однородности.

Контрольные вопросы 1. Какие методы смешения являются основными?

2. Как можно оценить качество смешения?

3. Какие данные необходимы для расчета времени достижения требуемой однородности смешивания?

Требования к отчету Отчет должен содержать титульный лист, краткие теоретические сведе ния об основах расчета смешивающих аппаратов, проведении расчета смеши вающих устройств, определении требуемого времени и интенсивности смеше ния.

В отчете необходимо привести исходные данные к расчету, соответст вующие номеру варианта.

Далее необходимо определить время достижения требуемой однород ности смешивания.

-38 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 5. Расчет параметров смешивания металлических порошков В отчете следует представить график зависимости достигаемой степени однородности смешивания от продолжительности данного процесса и график взаимосвязи массы смешиваемого материала и времени смешивания.

Отчет должен заканчиваться выводом.

Литература 1. Кипарисов, С. С. Оборудование предприятий порошковой металлур гии / С. С. Кипарисов, О. В. Падалко. – М. : Металлургия, 1988. – С. 94–100.

2. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: // www.turktoz.gazi.edu.tr.

3. Порошковая металлургия [Электронный ресурс] : схемы. – Электрон.

дан. – Режим доступа: http: //www.nrcan.gc.ca.

4. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии / Г. А. Либен сон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. – М. : МИСиС, 2001. – С. 9–23.

Практическое занятие 6.

Расчет параметров вибрационного формования Цель занятия: знакомство с основами расчета вибрационно-формую щего оборудования, проведение расчета смешивающих устройств, расчет ос новных параметров механических вибраторов, определение требуемого време ни и интенсивности вибрационного формования.

Краткие теоретические сведения Первые сведения о применении вибрационного формования появились в конце 40-х гг. прошлого столетия. Было обнаружено, что применение виб рации при засыпке и утряске порошка в пресс-форме или в процессе уплот нения позволяет значительно уменьшить давление прессования и повысить равноплотность получаемых прессовок сложной формы.

При вибропрессовании порошок приобретает свойства, подобные свойст вам жидкости. Он как бы начинает «течь», увеличивая свою плотность. Положи тельное воздействие вибрации на процесс уплотнения порошка связано с преобразованием исходной структуры (в частности, разрушением арок) и улучшением взаимоподвижности частиц, в результате чего достигается вы сокая плотность их укладки (90 % и выше от теоретически возможной).

Наиболее эффективно вибрация проявляется при уплотнении порош ков, представляющих собой набор фракций частиц различного размера. Так, для шариков одного размера (монофракционных, монодисперсионных) неза висимо от их диаметра и природы материала под воздействием вибрации плотность укладки достигает 60–64 %.

Если рассматривать многофракционную смесь из крупных, средних и мелких частиц, то для получения наиболее плотной укладки размер частиц -39 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования каждой последующей фракции должен быть в 5–10 раз меньше размера час тиц предыдущей фракции. Количество этой более мелкой фракции можно оценить равенством Андреазена:

q = (d/D)0,5, где q – количество более мелкой фракции (следующей за более крупной);

d – размер частиц этой (более мелкой) фракции;

D – размер частиц предше ствующей (более крупной) фракции.

Способы вибрационного формования различают по следующим основ ным признакам:

по характеру динамического воздействия на прессуемый порошок (вибрационное и виброударное формование);

по соотношению между статической и динамической составляющими усилия прессования (силами трения, препятствующими перемещению час тиц, и вибрационными силами, способствующими преодолению сил трения);

по характеру процесса – дискретное (прерывистое) вибрационное фор мование в закрытом пресс-инструменте;

непрерывное вибрационное формо вание (в установках шликерного формования, прокатки порошка и др.);

по схеме (циклограмме) процесса.

На практике используют следующие схемы получения заготовок:

с предварительным вибрационным уплотнением и последующим ста тическим прессованием;

с вибрационным воздействием на порошок в течение всего процесса прессования (без выдержки под давлением);

с вибрационным или виброударным воздействием на порошок в тече ние всего цикла прессования, включая выдержку под давлением.

При вибрационном формовании возможны различные варианты про цесса: холодное или горячее прессование;

прессование без смазки или со смазкой;

прессование с вакуумированием порошка и т.п.

Пресс-инструмент для осуществления прессования, различается:

по способу передачи энергии вибрации порошку (соединения элемен тов формы с вибратором);

по жесткости опоры матрицы (неподвижная или «плавающая»);

по жесткости систем передачи статического усилия прессования на верх ний пуансон (жесткая и упругая);

по принципу соединения вибратора с пресс-инструментом (жесткое со единение вибратора с пуансонами и матрицей, упругое соединение вибратора с матрицей);

по количеству прессующих пуансонов (с одним и двумя).

Схемы «вибрирующего контейнера» и «вибрирующих пуансонов» по зволяют достичь высокой и практически одинаковой плотности по всему объему прессовки с очень большим отношением высоты к диаметру. Схема, при которой уплотнение порошка происходит под воздействием вибрации только одного из пуансонов, применяется при получении изделий с неболь шим отношением высоты к размеру поперечного сечения. На практике ис -40 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования пользуют и схему, при которой вибрационные колебания предаются порошку сразу от нижнего пуансона и матрицы.

Вибратор может быть гидравлическим, пневматическим, электромаг нитным, магнитно-стрикционным, электромеханическим (дебалансный, двух вальный дебалансный направленного действия и др.).

Для производственных процессов более приемлемы электромеханиче ские вибраторы с динамическим возбуждением колебаний, позволяющие по лучать значительные величины возмущающих сил при простой конструкции.

При выборе схемы пресс-инструмента для вибрационного прессования стремятся к тому, чтобы энергия вибрации передавалась от вибратора к по рошку через возможно более жесткую систему и преимущественно поглоща лась им.

Экспериментально установлено, что более эффективны схемы с вибри рующей матрицей;

при этом всегда должно выполняться условие подвижно сти пуансонов (как и условие подвижности матрицы при вибрировании пуан сонов).

Наиболее эффективно применение вибрации при уплотнении порош ков малопластичных материалов (например, карбидов или боридов туго плавких металлов), для которых удается получить плотные (75–85 % от теоре тической плотности) и прочные прессовки при небольшом давлении (0,3–0, МПа).

Это объясняется тем, что вибрация, придавая частицам порошка высо кую подвижность, способствует их наиболее плотной укладке, а небольшое давление прессования обеспечивает заклинивание частиц в этом положении, в результате чего образуются сравнительно прочные заготовки с незначи тельными внутренними напряжениями. Для порошков различных металлов статическое давление, прикладываемое одновременно с вибрацией, обычно составляет 0,5–5 МПа. Отсутствие давления может привести не к уплотне нию, а к разрыхлению порошка.

Необходимо отметить, что плотность укладки частиц все же в основ ном зависит от параметров вибрирования.

Импульсная энергия вибрирования расходуется как на преодоление инерции и упругого сопротивления вибрирующей системы, так и на преодо ление инерции и сил трения и сцепления уплотняемого порошка. Если уп лотняемая масса порошка невелика, то основную роль будет играть инерция и упругие свойства системы (ее собственная частота колебаний);

поэтому для обеспечения наиболее выгодного режима уплотнения следует выбирать вынужденную частоту вибрирования ближе к собственной частоте колеба ний системы.

При уплотнении больших масс порошка большую роль будут играть собственная частота колебаний слоя частиц и силы связи между ними;

в этом случае частоту вибрирования нужно выбирать ближе к резонансной относи тельно или вибрирующей системы, или уплотняемой массы порошка.

-41 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования Режим вибрирования принято характеризовать частотой колебаний W (количество колебаний тела за одну минуту), ускорением а, см/с2, и ампли тудой А, см, которые связаны между собой выражением А = a/(W/30)2.

Для данного порошка при одинаковой амплитуде плотность укладки частиц возрастает с повышением частоты вибрирования, что свидетельствует о приближении к резонансным значениям между частотой вынужденных ко лебаний вибратора и собственных колебаний слоя порошка.

Для небольших объемов порошка с частицами размером 100 мкм эффективнее частоты от 6 000 до 12 000 кол/мин, с частицами размером 1–100 мкм – порядка 12 000–18 000 кол/мин, с частицами размером 1 мкм – более 18 000 кол/мин. С уменьшением размера частиц следует увеличивать не только частоту вибрирования, но и нагрузку на порошок. Повышение на грузки необходимо и при нарастании шероховатости поверхности (значи тельных отклонениях от сферической формы).

При этом для порошков с частицами размером 10 мкм с увеличением частоты вибрирования ускорение также должно возрастать, чтобы в соответ ствии с приведенной выше взаимозависимостью A, W и а не произошло су щественного уменьшения амплитуды.

Для порошков хрупких материалов необходимо выбирать более высо кую частоту и меньшую амплитуду вибрирования (при сохранении постоян ной величины ускорения).

В табл. 10 приведены технические характеристики прессов для вибра ционного формования порошков.

Уплотнение порошков под воздействием вибрации происходит доста точно быстро, в основном не более чем за 30 с. Оптимальная укладка частиц достигается, как правило, за 2–10 с.

Увеличение времени вибропрессования больше оптимального дает не значительное повышение плотности прессовки и приводит к существенному вырастанию внутренних напряжений.

С увеличением объема прессовки с 10 до 100 см3 длительность вибро воздействия, необходимая для достижения одинаковой плотности укладки частиц по объему заготовки, возрастает всего примерно в 1,5–2 раза.

-42 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования Таблица Технические характеристики вибропрессов ИВПМ и ИВПС Тип вибропресса Параметр ИВПМ-20 ИВПМ-32 ИВПС- Номинальное рабочее усилие, кН 200 320 Интервал установочного регулирования частот, Гц 10–40 15–30 10– Пределы регулирования амплитуды колебаний, мм 0,5–3 2–6 0,5– Максимальное ускорение на рабочем органе, м/с 180 200 Рабочий ход траверсы, м 0,8 0,6 0, Мощность привода, кВт 17 34 Давление в гидросистеме, МПа 32 32 Подача насоса, дм /с 0,6 1,2 0, Максимальные размеры формуемой заготовки, м 0,7x0,8 0,7x0,8x0,6 0,7x0,8x0, Продолжительность укладки частиц существенно зависит от их формы (чем частицы ближе по форме к сферической, тем быстрее уплотняется поро шок) и гранулометрического состава порошка (частицы одинакового размера уплотняются хуже, чем порошок, содержащий частицы разного размера).

Для уменьшения сил трения между частицами в процессе уплотнения применяют смазки, количество которых не должно быть большим (в против ном случае произойдет существенное снижение прочности формовки из-за разобщения частиц толстыми пленками смазки).

Для неактивных и слабоактивных смазок (вазелиновое масло, глицерин, поливиниловый спирт) оптимальное количество смазки составляет 0,5–1,5 % мас. при размере частиц порошка 1–5 мкм, а для поверхностно-активных сма зок (олеат натрия, олеиновая кислота и др.) это количество в несколько раз меньше. При введении в состав порошка смазки плотность прессовок повы шается примерно на 6–12 %.

Методика выполнения практического задания Расчет электромеханических вибраторов сводится к определению ос новных параметров виброуплотнения: частоты колебаний, угловой скорости вращения дебалансов, амплитуды вибрации, необходимого давления в виб росистеме, необходимой мощности привода.

Частоту колебаний определяют по формуле ( f f ) 1 ( ) n =, f где f – предельное значение колебаний смеси при неограниченной плотно сти, f = 330–410 Гц;

f – собственная частота колебаний смеси при стан -43 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования дартной плотности, f = 170–260 Гц;

А, n – постоянные, А = 3,8–5,8, n = 1;

ст – стандартная плотность (принимается равный 1,3 г/см3).

Угловую скорость вращения дебалансов рассчитывают по формуле f =.

Амплитуду, развиваемую вибратором, находят следующим образом:

g A=.

Необходимое давление в вибросистеме выбирают по графику, пред ставленному на рис. 2.

Плотность брикетов Рис. 2. Зависимость давления пружин на пуансон от плотности брикетов при частоте колебаний менее 100 Гц Необходимую мощность привода вычисляют по формуле k (1 + µ ), =N 2 где k – суммарный момент дебалансов, Нм (без дополнительных грузов сум марный момент дебалансов соответствует 32 Нм, с малыми дополнительны ми грузами – 48 Нм, с большими дополнительными грузами – 64 Нм, с мак симально допустимым грузом – 80 Нм);

– угловая частота колебаний, рад/с;

µ – условный коэффициент трения материала, µ = 0,005–0,008;

т – КПД трансмиссии (для виброустановок, работающих при 280 рад/с, т = 0,94–0,98).

Расчет электромагнитных вибраторов сводится к определению жест кости упругой системы и расчету электромагнита по заданной присоединяе мой к вибратору массе Gпp и амплитуде колебаний рабочего органа. Расчет -44 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования электромагнита выключает в себя определение сечения магнитопровода, числа витков катушки и сечения провода.

Вибрируемую массу вычисляют по формуле Gв = Gпр+ G – Gя, где Gпр – заданная присоединяемая масса;

G – полная масса вибратора;

Gя – масса якорной части вибратора с присоединенными к нему деталями.

Массами G и Gя задаются на основании предварительной конструктив ной проработки вибратора с таким расчетом, чтобы выдержать следующие соотношения колеблющихся масс n = Gв/Gя(для однотактных вибраторов n = 2–4, для двухтактных n = 0,35–0,9).

Необходимую жесткость упругой системы вибратора определяют по формуле nG =, gkp (1 + n ) где – угловая частота;

kp – коэффициент резонансной настройки, kp = 0,9 – 0,95.

Для вибраторов с А = 3 000 кол/мин = 314 рад/мин.

Величину воздушного зазора магнитной системы рассчитывают сле дующим образом:

a (1,2 1,3)( n + 1) =, где а – максимальное ускорение, м/с2. При А = 3 000 кол/мин а = 150–200 м/с2.

Максимальную деформацию упругой системы для вибраторов с винто выми цилиндрическими пружинами сжатия находят по формуле a hmax = 2,6 )( n + 1) ( 2,4.

Для вибраторов с плоскими рессорами используют формулу a hmax ( n + 1) 2.

= Задание Ознакомиться с конструкцией электромагнитных и электромеханиче ских вибраторов и вибропрессов. Изучить методику расчета параметров виб ропрессования. Произвести расчет электромагнитного и электромеханиче ского вибраторов в соответствии с вариантом (табл. 11).

Таблица Исходные данные для расчета параметров вибропрессования -45 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования Масса, кг Номер Тип электромагнитного Материал Величина воздуш варианта вибратора порошка ного зазора, г/см G Gпр 1 510 90 Ti 1, Двухтактный 2 340 60 Co 2, 3 1 710 230 Cr 4, 4 400 70 Ti 1, Однотактный 5 2 700 50 Co 2, 6 4 330 170 Cr 4, 7 3 120 140 Ti 1, Двухтактный 8 670 100 Co 2, 9 100 50 Cr 4, 10 116 44 Ti 1, Однотактный 11 127 37 Co 2, 12 100 20 Cr 4, 13 200 40 Ti 1, Двухтактный 14 136 24 Co 2, 15 105 15 Cr 4, 16 110 50 Ti 1, Однотактный 17 2 700 50 Co 2, 18 4 330 170 Cr 4, 19 3 120 140 Ti 1, Двухтактный 20 670 100 Co 2, Контрольные вопросы 1. Какие основные типы виброустановок вы знаете?

2. Как рассчитывается мощность привода?

3. Какие частоты (колебаний в минуту) являются наиболее выгодными для уплотнения?

Требования к отчету Отчет должен содержать титульный лист, краткие теоретические сведения об основах расчета вибрационно-формующего оборудования, расчетах смеши вающих устройств, расчетах основных параметров механических вибраторов.

В отчете необходимо привести исходные данные к расчету, соответст вующие номеру варианта.

Далее следует представить расчет электромагнитного и электромеха нического вибраторов: частоты колебаний, угловой скорости вращения деба лансов, амплитуды, развиваемой вибратором, необходимой мощности при вода.

Отчет должен заканчиваться выводом.

-46 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 6. Расчет параметров вибрационного формования Литература 1. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии / Г. А. Либен сон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. – М. : МИСиС, 2001. – С. 143–151.

2. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: // www.turktoz.gazi.edu.tr.

3. Порошковая металлургия [Электронный ресурс] : схемы. – Электрон.

дан.– Режим доступа: http: //www.nrcan.gc.ca.

4. Прессы и прессовое оборудование [Электронный ресурс]. – Элек трон. дан. – Режим доступа: http: //www.plinfa.com.

5. Кипарисов, С. С. Оборудование предприятий порошковой металлур гии / С. С. Кипарисов, О. В. Падалко. – М. : Металлургия, 1988. – С. 201–210.

Практическое занятие 7.

Расчет параметров горячего прессования Цель занятия: знакомство с основами расчета горячего прессования, условиями получения беспористых спеченных изделий. Проведение расчета со вмещенного прессования и спекания. Определение продолжительности и дру гих параметров горячего прессования.

Краткие теоретические сведения Формование порошка с приложением к нему давления и одновременным нагревом уплотняемой массы порошка называют горячим прессованием или спеканием под давлением.

Пресс для горячего прессования представляет собой комбинацию нагружающего и нагревательного устройств. В подавляющем большинстве известных конструкций нагружающим устройством является гидравлический пресс, а основным классифицирующим признаком прессов горячего прессования является способ нагрева прессуемого порошка (рис. 3). Вторичные классифици рующие признаки – максимальная температура нагрева порошка, характер атмосферы в рабочем объеме нагревательной камеры (воздух, вакуум, восстановительный или инертный газ), размеры рабочего пространства нагрева тельной камеры.

Горячее прессование проводится при 0,5–0,9 Тпл основы формуемого материала. Горячее прессование позволяет практически реализовать наблю даемое при повышении температуры увеличение текучести материалов и по лучать фактически беспористые изделия, что особенно важно для хрупких металлов и соединений типа карбидов, боридов, силицидов и др.

-47 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования а б Рис. 3. Способы нагрева порошка при горячем прессовании: а – пря мым пропусканием тока через порошок и пресс-форму ), ( через порошок (), через пресс -форму (), импульсным током высок о го напряжения (IV);

б – индукционным нагревом порошка (), пресс-формы (), проме-жуточного экрана () Уплотнение при прессовании металлических порошков при высоких температурах обусловлено процессами текучести, поэтому изменение плот ности при горячем прессовании связано с пластической деформацией, неста ционарным и стационарным диффузионным крипом. Силы внешнего давле ния при горячем прессовании суммируются с капиллярными давлениями, приводящими к спеканию брикетов. Наиболее существенными результатами горячего прессования следует считать максимально быстрое уплотнение ма териала и получение брикетов с минимальной пористостью при сравнительно малых давлениях прессования.

Скорость уплотнения качественно может быть выражена уравнением Маккензи и Шаттлворса:

1 3 P, ln 1 где н – начальная относительная плотность;

– относительная плотность об разца, полученного горячим прессованием;

Р – давление горячего прессова ния;

– коэффициент вязкости;

– время выдержки.

Количественные значения скорости уплотнения, рассчитанные по уравнению Маккензи – Шаттлворса, отличаются от экспериментальных, хотя иногда и совпадают с ними. В случае, когда напряжения, возникающие при приложении нагрузки, выше предела текучести, усадка осуществляется в ре зультате пластической деформации. Если же эти напряжения ниже предела -48 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования текучести, то уплотнение протекает за счет нестационарного (неотожженные порошки) или близкого к стационарному (отожженные порошки) крипа. Ме ханизм уплотнения идентичен наблюдаемому при спекании: образование межчастичного контакта, рост плотности с одновременным увеличением размеров частиц и дальнейший рост частиц при незначительном дополни тельном уплотнении.

Свойства горячепрессованных изделий существенно зависят от усло вий прессования. Как правило, такие изделия обладают более высоким пре делом прочности, большим удлинением, повышенной твердостью, лучшей электропроводностью и более точными размерами, чем изделия, полученные путем раздельного прессования и спекания. Кроме того, эти изделия отлича ются мелкозернистой структурой и нередко по механическим свойствам не уступают литым деталям. Горячим может быть любой из известных способов формования: в пресс-формах, изостатическое и мундштучное прессование, прокатка и др.

Метод горячего прессования пористых материалов включает в себя два метода: динамическое горячее прессованием (ДГП) и статическое горячее прессование (СГП). Различие процессов ДГП и СГП заключается в характере используемой для прессования нагрузки, ее величине и времени действия.

Превалирующими при СГП являются процессы, наблюдаемые при обычном спекании. Его можно назвать спеканием, активированным внешним давлени ем. Результаты ДГП определяются в основном степенью термомеханического воздействия на материал, и превалирующими здесь являются процессы, на блюдаемые при уплотнении материала и его сварке давлением.

Структура и свойства порошковых материалов и изделий из них зави сят от многих технологических факторов. Выбор параметров операций зави сит от требований, предъявляемых к материалам, областей их применения, качества порошков и др. Определяющие параметры практически всех основ ных технологических операций: температура, время и давление. Общие опе рации для разных вариантов горячего прессования – приготовление и дозиров ка порошковой шихты, а также формование пористой заготовки достаточной прочности.

Для нагрева используют, как правило, электрический ток, хотя пресс форма с порошком или порошок могут быть нагреты и иным способом до приложения давления к порошку. Наиболее распространенным материалом для изготовления пресс-форм является графит, в том числе силицированный.

При сравнительно низких температурах прессования (до 900–1 000 оС) ис пользуют металлические пресс-формы из жаропрочных сплавов, например на основе никеля или молибдена. В настоящее время все чаще применяют пресс-формы из тугоплавких оксидов, силикатов и других химических со единений.

Продолжительность процесса формования при горячем прессовании может быть определена экспериментально. Так, например, при движении пу ансона перед ударом со скоростью = 5–10 м/с и укорочении (осадке) прес совки хm = 1,0–15,0 мм экспериментальная продолжительность процесса со -49 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования ставила 1,510–4–4,510–3с. Аналогичные расчетные результаты могут быть получены при использовании аналитической зависимости m, где к – коэффициент, учитывающий неравномерность движения верхнего пуан сона после его соприкосновения с прессовкой. По данным исследований его значение несколько колеблется, ориентировочно можно принимать к = 1,5.

Таким образом, если время спекания при способе получения изделий раздельным прессованием и спеканием измеряется часами, а при способе СГП – минутами, то при способе ДГП оно измеряется тысячными долями се кунды. Это позволяет избежать существенного повышения температуры пресс-формы и проводить в ней прессование при максимальной прочности ее материала, а также предотвратить заметное снижение температуры уплот няемого материала до окончания процесса.

Для предотвращения взаимодействия прессуемого материала с мате риалом пресс-формы внутреннюю поверхность последней покрывают каки ми–либо инертными составами (жидкое стекло, эмаль, нитрид бора и др.) или фольгой. Защитные составы могут одновременно выполнять роль смазок, уменьшающих внешнее трение. Кроме того, для предохранения прессуемого материала от окисления применяют защитные среды (восстановительные или инертные) или вакуумирование.

Получение способом горячего прессования материалов и изделий с объемом пор 1-2 % объясняется возможностью обеспечения высоких мгно венных значений контактных напряжений. Большие кратковременные внеш ние напряжения сводят к минимуму влияние сил поверхностного натяжения, под действием которых протекает усадка в первый период спекания при обычном раздельном прессовании – спекании (во втором периоде, когда усадка замедлена, преимущественное значение имеет объемная диффузия) и которые существенно влияют на усадку при горячем прессовании.

Во всех случаях усадка происходит при R p +, где R – прочность материала;

p – внешнее давление.

Поскольку внешнее давление при ДГП значительно превышает внеш нее давление при СГП и значение, уплотнение может протекать при мен ь ших температурах или времени.

Усадка определяется температурой и временем выдержки прессовки;

с их увеличением, а также и с повышением исходной пористости усадка воз растает. Но при этом не удается получить беспористые изделия. При высокой плотности исходной прессовки часто наблюдается не усадка, а ее рост, обу словленный релаксацией напряжений или расширяющим действием выде ляющихся газов, заключенных в замкнутых порах. Кроме этих факторов, рост прессовок может вызвать еще и «давление кристаллизации», возникаю щее в однофазной системе вследствие неоднородного и бурного роста зерен, -50 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования а в многофазной – при образовании интерметаллических соединений. Раз рыхление материалов, подверженных фазовым превращениям, происходит также при спекании в области критических температур.

Выбор величины давления при способе горячего прессования опреде ляется потребностью преодоления не только сил сопротивления металла де формированию, но и сил поверхностного натяжения. При недостаточном давлении прессуемый материал отходит от стенок пресс-формы, образуя в средней части образца так называемую «талию». Однако давление ограничи вается прочностью материала пресс-формы, эксплуатируемой при высокой температуре. При способе ДГП на поверхности изделий не успевает образо вываться корка, наблюдаемая в процессе СГП и затрудняющая уплотнение, т.к. вследствие отсутствия возможности удаления газов сердцевина детали получается пористой. Для свободного выделения газов перед началом интен сивной усадки в процессе СГП обеспечивается выдержка в течение 5–8 мин.

Отсутствие необходимости в такой выдержке способствует повышению про изводительности способа ДГП. При горячем прессовании важную роль игра ет процесс приложения и снятия нагрузки. Более целесообразно сначала на греть порошок, а затем прикладывать давление. Нагрев следует проводить как можно быстрее. Снимать давление рекомендуется после достаточно пол ного остывания спрессованного изделия, что уменьшает потерю плотности из–за проявления упругого последействия.

Прессы, используемые для горячего прессования, могут быть механи ческими, гидравлическими или пневматическими.

Методика выполнения практического задания Расчет параметров горячего прессования сводится к определению дли тельности нагрева заготовок, продолжительности формования и определе нию высоты и диаметра матрицы, высоты пуансона.

Длительность нагрева заготовок вычисляют по формуле н = Кп(сG/СпрS), где с – средняя теплоёмкость материала заготовки;

G – масса, кг;

Спр – при веденный коэффициент излучения (для стальных образцов Спр 4, Вт/(мс4));

S – площадь тепловоспринимающей поверхности заготовки, м;

– коэффициент, характеризующий температурные условия теплообмена (при нагреве от 20 до 1 200 С = 0,046);

Кп – коэффициент, учитывающий уменьшение тепло- и температуропроводности пористых тел, Кп = 1 + 0,07П + 0,33П2, где П – пористость порошковых заготовок.

Оптимальное сочетание механических свойств материалов после горя чего прессования, энергосиловых параметров и физико-химических процес сов обеспечивается при исходной пористости заготовок в пределах 20–30 %.

-51 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования Продолжительность формования при ДГП рассчитывают по формуле m, где к – коэффициент, учитывающий неравномерность движения верхнего пу ансона после его соприкосновения с прессовкой, ориентировочно можно принимать к = 1,5;

хm – осадка заготовки, хm = 1 %;

– скорость движения пу ансона. При СГП продолжительность формования на 5–7 порядков больше, чем при ДГП.

Высоту матрицы определяют по формуле Нматр = (п/нас)·h + 2l, где п – плотность прессованного изделия;

нас – насыпная плотность порош ка;

h – высота спрессованного изделия, мм;

l – высота заходной части матри цы под верхний или нижний пуансон, обычно равна 10–15 мм;

h = hн + Ah/2 + hус + qh, здесь hн – номинальная высота готового изделия;

Ah – допуск на размер, Ah = 0,5 мм;

hус – величина усадки при спекании;

qh – припуск на дополни тельную обработку, qh = 1 мм.

Размер полости матрицы рассчитывают по формуле Dматр = Dн + AD/2 + lус + qD, где Dн – номинальный размер изделия, мм;

AD – допуск на размер, AD = 0, мм;

lус – величина усадки при спекании;

qD – припуск на дополнительную обработку, qD = 1 мм.

Высоту пуансона находят по формуле Hпуан = Нматр – h – l + (5–10).

Высоту пуансона определяют в сантиметрах.

Задание Ознакомиться с конструкцией прессов горячего прессования. Изучить методику расчета параметров горячего прессования. Произвести расчет дли тельности нагрева заготовок, продолжительности формования, высоты и диаметра матрицы, высоты пуансона в соответствии с вариантом (табл. 12).

-52 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования Таблица Исходные данные к расчету параметров горячего прессования Номер Диаметр Высота Пористость Скорость движения варианта изделия, мм изделия, мм заготовки, % пуансона, м/с 1 30 40 25 2 40 50 30 3 50 60 20 4 30 70 30 5 40 40 25 6 50 50 20 7 30 60 30 8 40 70 20 9 50 40 25 10 30 50 30 11 40 60 20 12 50 70 30 13 30 40 25 14 40 50 20 15 30 60 30 16 40 70 20 17 50 40 25 18 30 50 30 19 30 60 30 20 50 60 30 П р и м е ч а н и е. Материал заготовок – сталь, температура нагрева заготовок из ста лей tн = 1 100–1 150 С, теплоемкость стали с = 35 Вт/(мК), давление прессования для ста ли Р = 700 МПа;

величина усадки при спекании для стали 1 %.

Контрольные вопросы и задания 1. Опишите процесс горячего прессования.

2. Как провести расчет совмещенного прессования и спекания?

3. Как определяется продолжительность горячего прессования?

Требования к отчету Отчет должен содержать титульный лист, краткие теоретические сведения об основах расчета горячего прессования, условиях получения беспористых спеченных изделий, методиках расчета совмещенного прессова ния и спекания, методиках определения продолжительности горячего пресс сования.

В отчете необходимо привести исходные данные к расчету, соответст вующие номеру варианта.

Далее следует представить расчет длительности нагрева заготовок, продолжительности формования, высоты и диаметра матрицы, высоты пуан сона.

Отчет должен заканчиваться выводом.

-53 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 7. Расчет параметров горячего прессования Литература 1. Кипарисов, С. С. Оборудование предприятий порошковой металлур гии / С. С. Кипарисов, О. В. Падалко. – М. : Металлургия, 1988. – С. 229–238, 273–275.

2. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии / Г. А. Либен сон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. – М. : МИСиС, 2001. – С. 77–151, 257– 266.

3. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: // www.turktoz.gazi.edu.tr.

4. Порошковая металлургия [Электронный ресурс] : схемы. – Электрон.

дан. – Режим доступа: http: //www.nrcan.gc.ca.

5. Прессы и прессовое оборудование [Электронный ресурс]. – Элек трон. дан. – Режим доступа: http: //www.plinfa.com.

Практическое занятие 8.

Расчет гидравлического пресса Цель занятия: знакомство с основами расчета гидравлических прессов, условиями получения беспористых спеченных изделий. Проведение расчета со вмещенного прессования и спекания. Определение продолжительности и дру гих параметров горячего прессования.

Краткие теоретические сведения В порошковом теле, наполняющем засыпную полость пресс-формы, отдельные частицы соединены друг с другом разнообразными связями, зави сящими от размеров и формы частиц, а также от свойств заполнителя (жид кость или газ) пустот между ними. Такие связи представляют собой: слабые вандерваальсовы силы сцепления, действующие через тонкие остаточные прослойки газа (воздуха) или жидкости в контактах между свободно насы панными частицами;

зацепление, связанное с шероховатостью поверхностей и сложной (например, дендритной) формой частиц;

свободное опирание од них частиц на другие и пр.

Каждая пара соприкасающихся частиц в порошковом теле соединена в контакте тремя связями – одной односторонней связью сжатия и двумя свя зями трения. Некоторое число таких межчастичных контактов обеспечивает в каждый рассматриваемый момент стабильность несвязанного порошкового тела.

Наиболее доступно продемонстрировать процессы, происходящие в пресс-форме можно, используя для построения имитационной модели сфе рические высокопластичные тела (например, резиновые шайбы). При сво бодной насыпке в замкнутом объеме полости матрицы между шайбами со храняются значительные пустоты, обусловленные арочным эффектом. Под -54 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса действием прикладываемых внешних сил пустоты заполняются частицами и достигается наиболее плотная упаковка шайб.

В случае пластичных металлов дальнейшее уплотнение будет происхо дить в основном за счет деформации частиц, причем вначале она ограничена приконтактными участками, а затем распространяется вглубь частиц.

При прессовании хрупких материалов деформационные (объемные) превращения чаще всего проявляются в разрушении и дроблении выступов на поверхности частиц.

отн в б а р, МПа.

Рис. 4. Идеализированная кривая процесса уплотнения порошковых тел Если построить график, на котором по оси ординат отложить относи тельную плотность порошка или прессовки, а по оси абсцисс – давление прессования, то зависимость между этими величинами в общей форме можно было бы выразить идеализированной кривой уплотнения с тремя характер ными участками (рис. 4).

Из рисунка видно, что наиболее интенсивное уплотнение порошкового тела происходит на первой стадии процесса (участок а кривой), связанной с перераспределением частиц в межчастичные пустоты (арки, полости) и их более плотной упаковкой под действием прикладываемых внешних сил. В связи с этим часто говорят о первой стадии как о структурной деформации порошкового тела.

Эта стадия сопровождается значительной разгрузкой некоторых из межчастичных контактов, происходящей уже в самом начале уплотнения по рошковой массы. Такая местная разгрузка на отдельных контактных поверх ностях, приводит к сокращению площади соприкосновения отдельных час тиц и уменьшению силы связи между частицами. А это, в свою очередь, об легчает взаимное смещение частиц и создает условия для дальнейшего пла стического деформирования приповерхностных слоев остаточных контактов, которое сопровождается ускоренным нарастанием плотности порошкового тела.

Вторая стадия процесса уплотнения характеризуется тем, что частицы порошка, упакованные максимально плотно, оказывают определенное сопро тивление сжатию в силу того, что давление прессования еще недостаточно велико для преодоления предела текучести (прочности) материала. И хотя давление прессования монотонно возрастает, плотность порошкового тела -55 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса некоторое время не увеличивается. На рисунке эта стадия соответствует го ризонтальному участку б.

Наконец, когда давление прессования превысит предел текучести по рошка (участок в кривой), начнется пластическая деформация частиц. С это го момента пластическая деформация охватывает весь объем порошкового тела, смещение межчастичных контактов фактически прекращается и они фиксируются.

В реальных условиях в процессе прессования происходит взаимное на ложение (перекрытие во времени) всех стадий уплотнения порошкового тела, связанное с тем, что частицы имеют различные размеры, форму и свойства.

Деформация отдельных частиц начинается уже при сравнительно малых дав лениях прессования, в то время как скольжение некоторых частиц наблюда ется и при высоких давлениях прессования. В связи с этим реальная кривая уплотнения, характеризующая процесс прессования большинства металличе ских порошков, монотонна и в средней части не имеет явно выраженного го ризонтального участка. Поэтому можно говорить только о преимуществен ном значении для уплотнения порошка перемещения частиц на первой ста дии и их пластической деформации на последней стадии.

Энергия прессования расходуется на преодоление межчастичного (между отдельными частицами) и внешнего трения (между частицами и стенкой матрицы или торцами пуансонов пресс-формы), а также на дефор мирование частиц.

Действие на процесс одностороннего холодного формования внешнего трения хорошо демонстрирует опыт с прессованием засыпанных в цилинд рическую пресс-форму одинаковых по массе и высоте слоев порошка, разде ленных прокладками из тонкой алюминиевой фольги. После уплотнения от дельные слои отличаются один от другого по толщине и форме. По вертика ли в направлении приложения давления каждый верхний слой оказывается тоньше (т.е. плотнее) нижележащего. Частицы у стенки внутренней полости матрицы пресс-формы продвигаются на меньшее расстояние, чем в цен тральной части брикета. В горизонтальном направлении в верхнем слое под подвижным пуансоном плотность нарастает от центра к периферии, а в ниж нем слое, наоборот, – от периферии к центру.

Неоднородное распределение плотности по объему прессовки обуслов лено затратой части усилия прессования на преодоление внешнего трения частиц порошка о стенки внутренней полости матрицы и торцевые поверхно сти пуансонов.


Межчастичное трение, влияя на величину достигаемой при уплотнении плотности, не вызывает появления градиента плотности по высоте и сечению прессовки, т.е. не приводит к неравноплотности.

Одна из причин наличия в средней части прессовки зоны большего уп лотнения связана с формой и направлением распространения очага деформа ции порошка в процессе прессования. Другая причина этого – выдавливание -56 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса порошка из углов полости матрицы, вблизи поверхности подвижного пуан сона, в радиальном направлении.

Зависимость изменения плотности по высоте прессовки при одно- и двустороннем прессовании порошка показывает, что при двустороннем прес совании более плотными оказываются верхняя и нижняя части прессовки, то гда как в ее середине наблюдается зона наименьшей плотности, называемая нейтральной.

Неравномерная плотность прессовки может оказать прямое влияние на искажение ее формы и размеров при спекании, а также вызвать нежелатель ные изменения свойств спеченного порошкового тела.

При помощи прессов в порошковой металлургии осуществляют прессо вание порошков, калибрование спеченных заготовок, холодную и горячую объемную штамповку порошковых (спеченных) заготовок, вырубку заготовок из порошкового листового проката.

Свойства прессуемого материала (порошка) обусловливают ряд особен-ностей конструкции типовых узлов и прессов в целом:

1. Получение нескольких уступов в изделии (формование каждого из разновысотных элементов изделия) требует независимых силовых движений соответствующих пуансонов, поэтому прессы имеют несколько приводов силовых движений верхних и нижних пуансонов, стержней, матрицы или снабжаются специальной оснасткой – пресс-блоками (адаптерами), которые позволяют трансформировать простое движение траверсы пресса в ряд независимых движений формообразующих элементов.

2. Непостоянство физико-механических и технологических свойств порошков обусловливает необходимость частой подналадки исходных и конечных положений пуансонов и матрицы, для чего прессы имеют легкодоступные механизмы регулировок ходов и исходных положений рабочих частей.

3. Прессы снабжают устройствами для удобного регулирования чисел ходов в широком диапазоне.

4. В связи с абразивными свойствами порошков все ответственные механизмы и поверхности защищены от попадания на них порошков.

5. В связи с относительно невысокой надежностью механизмов дозирования порошка и точностью дозирования на прессах устанавливают указатели усилия прессования и ограничители по усилию.

Основными преимуществами гидравлических прессов перед механи ческими являются относительная простота конструкции, возможность получения усилий до 2 000 тс, меньшие относительные габариты, масса и стоимость, возможность плавного регулирования скорости движения рабочих частей и усилия прессования. К недостаткам гидравлических прессов относятся меньшая производительность и надежность, определяемая качеством гидравлической и электрогидравлической аппаратуры.

Отечественные универсальные гидравлические прессы для порошковой металлургии обеспечивают получение прессовок типа гладких цилиндров и -57 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса колец, цилиндров и колец с наружным торцевым буртом (I программа работы пресса) и втулок с буртом, равноудаленным от торцов (II программа).

Элементы конструкции гидравлического пресса представлены на рис. 5.

Рис. 5. Основные элементы конструкции гидравлического пресса: – масляный бак;

2 – насос;

3 – электропривод;

4 – напорный трубо провод;

5 – манометр;

6 – верхняя полость основного цилиндра;

7 – плунжер;

8 – основной цилиндр;

9 – станина;

10 – стол;

11 – пресс форма;

12 – шток;

13 – нижняя полость основного цилиндра;

14 –сливные трубопроводы Прессы работают по принципу стягивания матрицы;

оборудованы дополнительным цилиндром привода центрального стержня (что значительно расширяет их технологические возможности) и механизированной регули ровкой высоты засыпки порошка.

Засыпка порошка из бункера в матрицу и удаление готовых изделий производятся автоматическим питателем. Привод прессов осуществляется от гидроагрегатов, представляющих собой самостоятельные установки. Гидравли ческая схема в сочетании с электрической обеспечивает работу прессов в наладочном, полуавтоматическом (одиночных ходах) и автоматическом режимах.

Движения механизмов по циклу в соответствии с программой I: ход кассеты вперед (сталкивание готового изделия);

ход матрицы вверх и вибрация кассеты над матрицей (заполнение матрицы порошком);

ход кассеты назад;

ход ползуна вниз ускоренно;

ход ползуна вниз замедленно (прессование);

ход ползуна вверх;

ход матрицы вниз (освобождение изделия);

ход центрального стержня вниз (освобождение изделия).

Движения механизмов по циклу в соответствии с программой II: ход кассеты вперед (сталкивание готового изделия);

ход ползуна с матрицей вверх и вибрация кассеты над матрицей;

ход кассеты назад;

ход ползуна вниз -58 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса ускоренно;

ход ползуна вниз замедленно (прессование);

ход ползуна вверх (снятие веса ползуна с изделия);

ход матрицы вниз (освобождение изделия);

ход ползуна вверх;

ход центрального стержня вниз (освобождение изделия).

Прессы обеспечивают принудительное опускание («плавание») матрицы во время прессования;

ускорение хода ползуна вниз за счет перелива масла из штоковой полости главного цилиндра в поршневую;

одну подпрессовку;

прессование изделий «в размер» по конечному выключателю;

прессование изделий по давлению с выдержкой под давлением;

прессование изделий по давлению без выдержки под давлением;

замедление хода ползуна вниз по ходу (от конечного выключателя);

замедление хода ползуна вниз по давлению (от реле давления);

работу с центральным стержнем;

работу без центрального стержня. Установка программ и режимов осуществляется режимными переключателями на панели в стойке пресса.

В порошковой металлургии применяются, как правило, гидравлические прессы с номинальным усилием прессования от 300 до 20 000 кН. Основны ми преимуществами гидравлических прессов перед механическими являются относительная простота конструкции, меньшие относительные габариты, масса и стоимость, возможность плавного регулирования скорости движения рабочих частей и усилия прессования. Недостатками гидравлических прессов считаются меньшая производительность и надежность, определяемая качест вом гидравлической и электрогидравлической аппаратуры.

Отечественные универсальные гидравлические прессы для порошковой металлургии обеспечивают получение прессовок типа гладких цилиндров и колец, цилиндров и колец с наружным торцевым буртом и втулок с буртом, равноудаленным от торцов.

Прессование порошка обеспечивается постепенным продвижением де талей пресс-оснастки под действием плунжеров, причем скорость подвиж ных частей пресса нарастает в процессе рабочего хода и затем затормажива ется. Плунжеры, в свою очередь, перемещаются энергоносителем, посту пающим в рабочий и вспомогательный цилиндры. Принято различать верти кальные и горизонтальные гидравлические прессы с различными приводами:

насосно-аккумуляторным, непосредственным (индивидуальным) приводом от насоса и мультипликаторным. Одним из важнейших требований к гидрав лическим прессам является достаточность размеров окна (расстояние между плунжером пресса в крайнем верхнем положении и плитой пресса) и хода плунжера. Обычно используют прессы, у которых размеры окна в 4–5 раз, а ход плунжера – в 3–4 раза превышают высоту матрицы пресс-формы. В гид росистемах пресса используют стандартные индустриальные масла и их сме си. Техническая характеристика гидравлических прессов-автоматов отечест венного производства представлена в табл. 13.

-59 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса Таблица Технические характеристики гидравлических прессов-автоматов Производитель Номи- Наиболь- Наи- Скорость Ход ность при наи нальное шая высо- больший ползуна при Модель ползу- большей высоте усилие, та засып- диаметр, рабочем хо на, мм засыпки, кН ки, мм мм де, мм/с шт. /мин ДА1532 1 600 200 125 500 27 ДА1532Б 1 600 200 125 400 50 ДА1534 2 500 250 160 500 16 1, ДА1534Б 2 500 250 160 400 31 ДА1536 4 000 – 250 500 15 1, ДА1536Б 4 000 – 250 500 40 6, ДА1238Б 6 300 350 250 630 24 ДА1240 10 000 350 250 500 18 Методика выполнения практического задания Расчет гидравлического пресса сводится к определению основных па раметров пресса: полного усилия (номинальной мощности), размеров рабоче го плунжера и рабочего цилиндра, толщины и высоты элементов уплотни тельных устройств рабочего цилиндра, размеров цилиндра и плунжера об ратного действия в соответствии с разработанными методиками расчета гид равлических прессов.


Определение полного усилия прессования. Необходимую максимальную мощность (усилие) пресса рассчитывают по формуле Р = рF, где р – удельное давление прессования, МПа;

F – площадь максимального поперечного сечения прессовки, перпендикулярного направлению приложе ния давления, см2.

Номинальную мощность Рном принимают равной 1,5Р с учетом коэф фициента запаса.

Расчет главного плунжера. Рабочие плунжеры небольших диаметров изготавливают сплошными из сталей Ст.6 и Ст.7, а больших диаметров – по лыми, литыми из чугуна СЧ-24-44 или стали Ст.5. Расчетная схема плунжера и цилиндра представлена на рис. 6.

-60 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса а б Рис. 6. Расчетная схема рабочего плунжера (а) и цилиндра (б) пресса Необходимую величину рабочего хода плунжера Н выбирают с учетом максимальной насыпки порошка в пресс-форму h1, см, и высоты получаемой прессовки h2, см, максимальной плотности:

Н = (h1 – h2)k1, где k1 – коэффициент запаса.

Для создания максимального усилия пресса Р, кН, требуется рабочий плунжер с площадью поперечного сечения Sпл, см2:

Sпл = 10Р/рж.

Наружный диаметр плунжера находят по формуле 4000 D =.

Для расчета внутреннего диаметра стальных полых плунжеров (как правило, при D 2 00 мм) используют выражение 1, = D (0,3 + 0,5).

D Для полых чугунных плунжеров = D (0,3 + 0,5).

D Толщину стенки плунжера находят по формуле = (Dн – Dвн)/2.

Толщину днища определяют по выражению -61 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса 3r 2 p =, S 4 z где r – внутренний радиус плунжера;

z – сопротивление сжатию.

Необходимое сопротивление сжатию может быть подсчитано по формуле 2R z = 2 p, R r где R – наружный радиус плунжера (Dн/2).

Расчет рабочего цилиндра. Рабочие цилиндры обычно изготавливают из стали Ст.5 с пределом прочности 480–570 МН/м2. Цилиндры мощных прессов изготавливают из стали с добавкой никеля, цилиндры прессов малой мощности – из чугуна. Внутренний диаметр цилиндров принимают на 10–20 мм больше наружного диаметра плунжеров. Наружный диаметр цилиндра рас считывают по формуле D = D, 1, где р – допустимое напряжение на растяжение.

Толщина стенки цилиндра равна = (Dн – Dвн)/2.

Толщина стенки цилиндра должна быть больше толщины вертикальной стенки, т.к. на нем крепится фланец для подвода воды:

S = (1,5–2,5).

Внутренняя высота цилиндра должна быть на 25 % больше максималь ной величины рабочего хода плунжера. Переход от стенок цилиндра к плос кому днищу выполняют радиусом, равным R 0,25rвн, где rвн – внутренний радиус цилиндра.

Полную глубину цилиндра определяют по формуле L = H + l1 + l2 + l3, где Н – ход плунжера;

l1, l2 – глубина проточек под направляющую втулку и уплотнение цилиндра;

l3 – глубина сферической части цилиндра.

-62 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса Задание Ознакомиться с конструкцией оборудования для прессования металло керамических изделий. Изучить методику расчета конструктивных парамет ров и технологических режимов работы гидравлических прессов.

Рассчитать номинальную мощность пресса, конструктивные параметры главного плунжера и рабочего цилиндра пресса, используя данные, приве денные в табл. 14.

Таблица Исходные данные для расчета гидравлического пресса Номер Диаметр заготовки, Давление рабочей Удельное давление варианта мм жидкости, МПа прессования, МПа 1 90 300 2 80 250 3 70 350 4 90 300 5 80 250 6 70 200 7 90 350 8 80 300 9 70 250 10 90 350 11 80 300 12 70 200 13 90 300 14 80 350 15 70 250 16 90 300 17 80 250 18 70 200 19 90 350 20 80 300 Контрольные вопросы 1. Какие параметры входят в расчет пресса?

2. Какие требования предъявляются к конструктивным особенностям прессов?

3. Как рассчитывается полное усилие прессования?

-63 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Практическое занятие 8. Расчет гидравлического пресса Требования к отчету Отчет должен содержать титульный лист, краткие теоретические све дения об основах расчета горячего прессования, условиях получения беспо ристых спеченных изделий, методиках расчета совмещенного прессования и спекания, методиках определения продолжительности горячего прессования.

В отчете необходимо привести исходные данные к расчету, соответст вующие номеру варианта.

Далее следует представить расчет номинальной мощности пресса, кон структивных параметров главного плунжера и рабочего цилиндра пресса.

Отчет должен заканчиваться выводом.

Литература 1. Кипарисов, С. С. Оборудование предприятий порошковой металлур гии / С. С. Кипарисов, О. В. Падалко. – М. : Металлургия, 1988. – С. 165–185.

2. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии / Г. А. Либен сон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. – М. : МИСиС, 2001. – С. 77–151.

3. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: // www.turktoz.gazi.edu.tr.

4. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]: схемы. – Электрон.

дан. – Режим доступа: http: //www.nrcan.gc.ca.

5. Прессы и прессовое оборудование [Электронный ресурс]. – Элек трон. дан. – Режим доступа: http: //www.plinfa.com.

-64 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной 1. Авдеев, В. А. Основы проектирования металлургических заводов / В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин. – М. : Интермет Инжиниринг, 2002.

– 464 с.

2. Авдеев, В. А. Металлургический завод и его системный анализ для проектирования / В. А. Авдеев, Б. И. Кудрин. – М. : Гипромез, 1992. – 104 с.

3. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии / Г. А. Либен сон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. – М. : МИСиС, 2001. – 367 с.

4. Кипарисов, С. С. Оборудование предприятий порошковой металлур гии / С. С. Кипарисов, О. В. Падалко. – М. : Металлургия, 1988. – 445 с.

5. Щербаков, А. С. Основы строительного дела / А. С. Щербаков. – М. :

Высш. шк., 1994. – 397 с.

6. Ильяшев, А. С. Пособие по проектированию промышленных зданий :

учеб. пособие / А. С. Ильяшев, Ю. С. Тимянский, Ю. Н. Хромец;

под ред Ю. Н. Хромца. – М. : Высш. шк., 1990. – 285 с.

7. Никифорова, Э. М. Проектирование и оборудование цехов по произ водству порошковых и композиционных материалов : курс лекций / Э. М. Ники форова. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 360 с. – (Проектирование и обо рудование цехов по производству порошковых и композиционных материалов : УМКД № 65-2007 / рук. творч. коллектива Э. М. Никифорова).

8. СТО 4.2-07-2008. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятель ности / разраб. Т. В. Сильченко, Л. В. Белошапко, В. К. Младенцева, М. И. Губа нова. – Введ. впервые 09.12.2008. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 47 с.

Дополнительный 9. Буч, Г. С. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения / Г. С. Буч. – М. : Конкорд, 1992. – 519 с.

10. Коробов, Н. И. Проектирование металлургических предприятий / Н. И. Коробов. – М. : Металлургия, 1989. – 264 с.

11. Хаякава, И. Чистые помещения / И. Хаякава. – М. : Мир, 1990. – 456 с.

12. Варенков, А. Н. Химическая экология и инженерная безопасность металлургического производства / А. Н. Варенков. – М. : Интермет Инжини ринг, 2000. – 480 с.

13. Николаев, И. М. Оборудование и технология производства полу проводниковых приборов / И. М Николаев. – М. : Высш. шк., 1977. – 212 c.

14. Бочкин, О. И. Механическая обработка полупроводниковых мате риалов / О. И. Бочкин. – М. : Высш. шк., 1977.

-65 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 15. Моряков, О. С. Устройство и наладка оборудования полупроводни кового производства / О. С. Моряков. – М. : Высш. шк., 1981.

16. Болотников, Л. Е. Технологическое проектирование производства редких металлов / Л. Е. Болотников. – М. : Металлургия, 1973. – 470 с.

17. Куприянов, И. П. Технологическая гигиена на предприятиях зару бежной электронной промышленности / И. П. Куприянов. – М. : Сов. радио, 1967.

18. Голото, И. Д. Чистота в производстве полупроводниковых прибо ров и интегральных схем / И. Д. Голото, Б. П. Докучаев, Г. Д. Коломогоров. – М. : Энергия, 1975. – 209 с.

19. Никифорова, Э. М. Проектирование и оборудование керамических цехов по производству стеновых материалов : учеб. пособие / Э. М. Никифо рова, А. И. Никифоров;

ГАЦМиЗ. – Красноярск, 2001. – 120 с.

20. Оборудование для измельчения и сортировки материалов: метод.

указания к практическим занятиям / сост. Э. М. Никифорова, А. Ф. Шиман ский;

ГАЦМиЗ. – Красноярск, 2001. – 44 с.

21. Строительное проектирование цехов порошковой металлургии : ме тод. указания к курсовому проектированию / сост. Э. М. Никифорова, О. А.

Синякович;

ГАЦМиЗ. – Красноярск, 2002. – 28 с.

22. Аппараты порошковой металлургии : метод. указания / сост. Э. М. Ни кифорова;

ГАЦМиЗ. – Красноярск, 2003. – 36 с.

23. Проектирование и строительство: Дом. Квартира. Сад: иллюстрир.

справ. для заказчика и проектировщика / пер. с нем. П. Нойферт, Л. Нефф. – М. : Архитектура-С, 2006. – 255 с.

24. Шерешевский, И. А. Конструирование промышленных зданий и со оружений / И. А. Шерешевский. – М. : Архитектура-С, 2005. – 167 с.

25. Заикин, А. И. Конструирование многоэтажных промышленных зда ний : примеры расчета / А. И. Заикин. – М. : Изд-во Ассоциации строит. ву зов (АСВ), 2005. – 199 с.

26. Гельфонд, А. Л. Архитектурное проектирование общественных зда ний и сооружений / А. Л. Гельфонд. – М. : Архитектура-С, 2006. – 277 с.

27. Воронин, В. А. Главный жизненный ресурс: воздушная среда по мещений / В. А. Воронин. – М. : ДЕАН, 2004. – 127 с.

28. Бетоны: материалы, технологии, оборудование. – М. : Феникс, 2006.

– 381 с.

29. Инженерное оборудование высотных зданий / ред. М. М. Бродач. – М. : Авок-Пресс, 2007. – 315 с.

30. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений, СП 50-101-2004. – М. : ДЕАН, 2005. – 304 с.

31. Сухие строительные смеси. Бетоны. Материалы и технологии. – М.

: Стройинформ, 2007.

-66 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 32. Матвиенко, И. В. Оборудование литейных цехов : учеб. пособие. – М. : Изд-во МГИУ, 2006. – Ч. 1. – 172 с.

33. Гончаров, А. А. Технология возведения специальных зданий и со оружений : учеб. пособие / А. А. Гончаров, Г. К. Соколов. – М. : Academia, 2005. – 352 с. – (Высшее образование).

34. Как растут кристаллы [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа : http: // www.yos.ru.

35. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: // www.turktoz.gazi.edu.tr.

36. Изостаты [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа:

http: //www.substech.com.

37. Прессы и прессовое оборудование [Электронный ресурс]. – Элек трон. дан. – Режим доступа: http: //www.plinfa.com.

38. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]: схемы. – Элек трон. дан. – Режим доступа: http: //www.nrcan.gc.ca.

39. Печи Teska [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим досту па: http: //www.npp-teska.ru.

40. Плазменная сварка [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: //www.welding.turkavkaz.ru.

41. Установки для ручной плазменно-порошковой наплавки [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: //www.plasma-master.com.

42. Шахтные печи [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: //www.cultinfo.ru.

43. Цинконаполненные материалы ВМП для «холодного цинкования».

Разработка, производство и применение [Электронный ресурс] / И. В. Фриш берг, О. Ю. Субботина, О. Н. Павлюкова, В. Г. Лисовских. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: //www.coldzinc.ru.

44. Cепараторы [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим дос тупа: http: //www.basaproektov.ru.

45. Индустрия полимеров. Производство упаковки [Электронный ре сурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: // www.polymerindustry.ru.

46. Ходченко, Л. Порошковые материалы – настоящее и будущее [Элек тронный ресурс] / Л. Ходченко. – Режим доступа: http: //www.porowkovie.mat.ru.

47. Дробление непластичных материалов [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http: //www.keramp.ru.

48. Проектирование и оборудование цехов по производству порошко вых и композиционных материалов : организац.-метод. указания / сост.

Э. М. Никифорова. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – (Проектирование и обо рудование цехов по производству порошковых и композиционных материалов :

УМКД № 65-2007 / рук. творч. коллектива Э. М. Никифорова).

49. Проектирование и оборудование цехов по производству порошко вых и композиционных материалов : метод. указания по самостоятельной рабо -67 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК те / сост. Э. М. Никифорова. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 59 с. – (Проек тирование и оборудование цехов по производству порошковых и композици онных материалов : УМКД № 65-2007 / рук. творч. коллектива Э. М. Ники форова).

50. Проектирование и оборудование цехов по производству порошко вых и композиционных материалов : метод. указания к выполнению курсово го проекта / сост. : Э. М. Никифорова, Е. Д. Кравцова. – Красноярск :

ИПКСФУ, 2008. – 45 с. – (Проектирование и оборудование цехов по произ водству порошковых и композиционных материалов : УМКД № 65-2007 / рук. творч. коллектива Э. М. Никифорова).

-68 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1.

Форма титульного листа отчета Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

институт _ кафедра ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ _ тема _ Преподаватель подпись, дата инициалы, фамилия Студент _ _ код (номер) группы подпись, дата инициалы, фамилия Красноярск 200_ -69 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 2.

Пример поэтапного сценария практического занятия 1. Ознакомление с целью практического занятия Цель занятия: знакомство с основами расчета смешивающих аппаратов, проведение расчета смешивающих устройств, определение требуемого вре мени и интенсивности смешивания.

2. Освоение методики расчета параметров смешивания в соответст вии с приведенными теоретическими сведениями Смешивание металлических порошков предусматривает приготовление однородной механической смеси из металлических порошков различного хи мического и гранулометрического состава или смеси металлических порошков с неметаллическими компонентами.

Наиболее широко известны два метода смешивания: химический и меха нический. Химический метод заключается в осаждении из раствора на поверх ности частиц металла-добавки, в выпаривании водного раствора соли металла добавки при одновременном интенсивном перемешивании с порошком основ ного металла и некоторых других приемах. На практике чаще используют ме ханическое смешивание благодаря простоте оборудования, его высокой произ водительности. Для механического смешивания используют смесители перио дического и непрерывного действия.

Основной задачей смешивания является превращение совокупности час тиц твердых компонентов при их начальном произвольном распределении ме жду собой в макрооднородную смесь. Смешивание – случайный процесс, по этому соотношение смешиваемых компонентов в отдельных небольших объе мах в различные моменты смешивания должно быть вероятностной величиной.

В пределе достигается состояние, при котором все смешиваемые компоненты случайно распределены в общем объеме массы так, что они имеют равную ве роятность нахождения в любом макрообъеме смеси.

Степень распределения компонентов по объему является, помимо по верхности раздела, вторым параметром смешивания материала.

Для расчета времени достижения требуемой однородности смешивания необходимо вычислять по предложенным экспериментальным данным С1Sм и С, для чего сначала определяют минимальный объем смешиваемых материалов, в котором должно быть заданное рецептурное соотношение компонентов.

3. Ознакомление с заданием и методами расчета Прежде всего, необходимо ознакомиться с теорией смешивания метал лических порошков и выполнить расчеты времени достижения требуемой однородности смешивания. Расчеты проводят в соответствии с вариантом, используя данные, приведенные в таблицах к практическому занятию.

На основе выполненных расчетов следует показать графически и объ яснить зависимость достигаемой степени однородности смешивания от про -70 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 2. Пример поэтапного сценария практического занятия должительности данного процесса, а также показать графически взаимосвязь массы смешиваемого материала и времени смешивания для достижения оп ределенной степени однородности.

4. Ознакомление с контрольными вопросами 1. Какие методы смешения являются основными?

2. Как можно оценить качество смешения?

3. Какие данные необходимы для расчета времени достижения требуе мой однородности смешивания?

5. Ознакомление со списком рекомендуемой литературы 1. Дробление непластичных материалов [Электронный ресурс]. – Элек трон. дан. – Режим доступа: http: //www.keramp.ru.

2. Кипарисов, С. С. Оборудование предприятий порошковой металлур гии / С. С. Кипарисов, О. В. Падалко. – М. : Металлургия, 1988. – С. 94–100, 219–230.

3. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии / Г. А. Либен сон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. – М. : МИСиС, 2001. – С. 14–23.

6. Выполнение расчетной работы и подготовка к защите практиче ской работы -71 Проектиров. и оборуд. цехов по произв. порошковых и комп-х мат-ов. Метод. указания к практ. занятиям

Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.