CC BY
7
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПО ТОЛЩИНЕ ПОРИСТОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ КОМПАКТИРОВАНИИ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ПРОКАТКЕ
J1.C. КОХАН, д-р техн. наук, проф. И.Г. РОВЕРОВ, к-т техн. наук Б.Ф. БЕЛЕЛЮБСКИЙ, аспирант
A.A. КОНДРАШОВ, аспирант
B.П. ПАВЛОВ, технолог
Московский государственный вечерний металлургический институт
Распределение плотности у пористых заготовок по высоте связано с установлением заданных эксплуатационных свойств у изготовленного изделия по всему его объему.
С этой целью на первом этапе было проведено исследование распределения плотности при компактировании на заготовках 18,8x20x52 мм и 13,5x20x52 мм (толщина h х ширина b х длина Г) при разной относитель-
h 18,8 13,5
ной высоте — =-= 0,94 и---= 0,675 . В качестве материала
Ъ 20 20
заготовок использовался медный порошок ПМС-1 при давлении компак-тирования 144МПа. Заготовки после спекания резали по высоте на три части и затем по длине на четыре части. Образцы, контактирующие с прессующим пуансоном, далее называются верхними, образцы в средней части
- средними и образцы, контактирующие с дном матрицы - нижние. Для увеличения массива измерений количество заготовок принималось равным пяти, что позволило исследовать по 20 образцов каждой группы. Каждый образец взвешивался и измерялся по толщине, ширине и длине. По весу G/ и объему Vi рассчитывалась плотность. В таблице 1 представлены средние плотности по всем образцам для указанных групп. Для заготовок с
h h
- = 0,94 (Таблица 1,а) и - = 0,675 (Таблица 1,6)
ъ ъ
По исследованиям ряда авторов [ 1 ] и [2], до давления компактирова-ния Р = 1 ОООМПа наблюдается пропорциональная связь плотности и давления. Поэтому для обработки полученных данных использовалась экспо-тенциальная зависимость распределения плотности:
Р = 'fM,'£ >а2!аШ или ~р е (,-с>°7нг (1)
где, psepx - плотность верхних образцов; /- внутренний коэффициент трения между частицами порошка; е - обжатие (при компактировании оно принимается равным нулю, так как пластической деформации в этот момент практически не происходит); h0- высота заготовки; а2 и а, парамет-материала (для меди а2 = 1 и а, = 0,708).
Таблица 1. Распределение абсолютной р и относительной р плотности
по толщине заготовок 18,8x20x52мм (Таблица 1,а) и 13,5x20x52мм (Таблица!,б)
Таблица 1,а
Группа образцов Абсолютная плотность, г/см3 Относительная плотность, г/см3
Верхние образцы р= 7,143 1
Средние образцы р = 6,98 р = 0,977
Нижние образцы р = 6,73 р = 0,943
Таблица 1,6
Группа образцов Абсолютная плотность, г/см3 Относительная плотность, г/см3
Верхние образцы р-7,143
Средние образцы р = 6,98 р = 0,977
Нижние образцы р= 6,73 р = 0,943
Я, - гидравлический радиус равный отношению площади 8 = Ьх 1 к периметру П = 2(Ь+1).
20x52
Тогда для всех заготовок К, = -= 7,22 . Для образцов сред-
2(20 + 52) И
ней группы из высоких заготовок ( — = 0,94) равенство (1) будет
Ъ
0,977 = е ~]ср ш/2*7-п*«-708. После логарифмирования /ср = 0,013. Для нижних образцов 0,943 = е "Лгаж и /1шж = 0,016. В среднем для за-
И 0,013 + 0,016 готовок с — = 0,94 /=--— = 0.0145. Для низких заготовок с
Ь 1
к
— = 0,675 равенство плотностей 0,979 - е ~/ср 115 ' 7'22х2х0-ш определяет
ь
/ср = 0,016. Для нижних образцов равенство 0,959 = е ~/""ж ш/0'708x122 установило /ниж = 0,0158 ® 0,016. Таким образом, для низких образцов внутреннее трение/ = 0,016.
Рассмотрим изменение плотности для прокатанных образцов. С этой целью высокие и низкие заготовки прокатывались на стане Дуо 160. Высокие заготовки прокатывались с обжатием е = 0,447 до размеров 10,4 х 21,4 х 59мм при давлении 970МПа и низкие с обжатием е = 0,37 до размеров 8,5 х 20,3 х 56,5 при давлении 800МПа. Каждые из заготовок резали на три части по толщине и четыре части по длине. Затем образцы взвешивались и подвергались измерению основных размеров. Результаты представлены в таблице 2 (аналогично таблице 1)
Таблица 2. Распределение плотностей по толщине прокатанных заго-
И к
товок с — = 0,486 (Таблица 2,а) и — = 0,419 (Таблица 2,6) Ь Ь
Таблица 2,а
Группа образцов Абсолютная плотность, г/см3 Относительная плотность, г/см3
Верхние образцы р = 8,66 Р^ 1
Средние образцы р = 8,37 р - 0,966
Нижние образцы Р- 7,67 р = 0,885
Таблица 2,6
Группа образцов Абсолютная плотность, г/см3 Относительная плотность, г/см3
Верхние образцы р = 8,852 Р^ 1
Средние образцы р = 8,588 р = 0,97
Нижние образцы р =7,885 /7 = 0,871
h 214x59
Для образцов с — = 0,486 R, =-----= 7,85 и для об-
Ьх ' 2(21,4 + 59)
h, 20,3x56,5 _
разцов с — = 0,419 К, —---= 7,47. Используя равенст-
Ъх 2(20,3 + 56,5)
к
во (1) для заготовок с — = 0,486 определяется / = 0,037 и
Ъ,
/ншг = 0,064, соответственно средняя величина f = 0,050 . Для загото-h
вок с — = 0,419 / = 0,038 и /1ШЖ " 0,072, откуда средняя вели-Ьх
чина / = 0,055.
Таким образом, внутренний коэффициент трения зависит от подвижности частиц порошка, определяемой внешним давлением р. Для ском-пактированных спеченных заготовок плотность:
^ _ e-0fi\S ZoIRT a, ^
и для прокатанных:
где Z0 - начальный высотный размер контактной поверхности до исследуемой точки.
Литература
1. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С. Процессы компактирования композитов из металлических порошков. - Известия ВУЗов. Черная Металлургия. 1999, №5
2. Лещинский В.М., Блохин А.Г. Процессы компактирования композитов из металлических порошков. - Порошковая металлургия. 1990, №10
ALLOCATION OF A DENSITY ON THICKESS OF POROUS WORKPIECE AT COMPACTING AND CONSEQUENT ROLLING.
L.S. KOKHAN, Y.G. ROBEROV, B.F. BELELUBSKY, A.A KONDRASHOV, V.P.PAVLOV
The research of density allocation on volume of porous rolled compacts was held. The allocation models of density are defined.
