CC BY
0УДК 621.762.016
Сапронов А.О.
аспирант Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» (г. Москва, Россия)
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА НА КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ШТАМПОВКИ ИЗ ЖЕЛЕЗНОГО ПОРОШКА
Аннотация: в статье рассмотрены основные параметры гидравлического пресса, оказывающие влияние на качество изделий, получаемых методом штамповки из железного порошка. Проведен анализ влияния давления, скорости прессования, температуры и конструкции пресс-формы на механические свойства и плотность конечных изделий. Предложены рекомендации по оптимизации параметров процесса для достижения наилучших эксплуатационных характеристик изделий.
Ключевые слова: гидравлический пресс, железный порошок, штамповка, давление, скорость прессования, температура, пресс-форма, плотность, механические свойства.
Введение.
Гидравлические прессы широко используются в порошковой металлургии для изготовления деталей из железного порошка методом штамповки. Качество конечных изделий зависит от множества параметров, таких как давление, скорость прессования, температура процесса и конструкция пресс-формы. Понимание влияния этих параметров на свойства изделий позволяет оптимизировать процесс и повысить эффективность производства. [1]
Влияние давления. Давление является одним из ключевых параметров, определяющих плотность и механические свойства изделий из железного порошка. Высокое давление способствует улучшению межчастичных контактов
1652
и уменьшению пористости, что ведет к повышению прочности и твердости деталей. Однако чрезмерное давление может привести к образованию трещин и дефектов в материале. Оптимальное давление для штамповки железного порошка обычно составляет 500-1000 МПа, в зависимости от свойств исходного материала и требований к готовому изделию. (рис. 1.)
7,4
7,2
I 7,0 О
^ 6,8 £
8 6,6
к §6,4
с
6,2 6,0
500 600 700 800
ДАВЛЕНИЕ (МПА)
900
1000
Рис. 1. Зависимость давления прессования от плотности изделия.
На графике (рис.1) видим, что с увеличением давления до 800 МПа плотность изделий увеличивается, но при дальнейшем увеличении давления она стабилизируется.
Скорость прессования. Скорость прессования также оказывает значительное влияние на качество изделий. Медленное прессование позволяет равномерно распределить давление по объему заготовки, что способствует получению деталей с однородной плотностью. С другой стороны, высокая скорость прессования может вызвать неравномерное распределение плотности и привести к образованию дефектов. Для железного порошка оптимальная скорость прессования обычно составляет 5-15 мм/с, что обеспечивает баланс между производительностью и качеством изделий. (рис. 2).
1653
300 290
| 280
£ 270
О
Н 260
С
^ 250 240 230
5 7 10 12 15
СКОРОСТЬ (ММ/С)
Рис. 2. Зависимость скорости прессования от прочности изделия.
На графике (рис.2) видим, что прочность изделия достигает максимума при скорости прессования 10 мм/с, после чего снижается.
Температура процесса. Температура прессования влияет на пластичность материала и, соответственно, на качество штампованных изделий. Повышенная температура способствует снижению сопротивления материала деформации, что позволяет уменьшить рабочее давление и улучшить форму детали. Однако слишком высокая температура может привести к нежелательным изменениям в микроструктуре материала и ухудшению его механических свойств. Оптимальный температурный диапазон для штамповки железного порошка составляет 150-250°С. (рис. 3).
1654
12
т 10 с
н «
§ 8 й
о 6
т н
о
ер
с * 2
150
175 200 225
ТЕМПЕРАТУРА (°С)
250
Рис. 3. Зависимость температуры прессования от количества дефектов.
На графике (рис.3) видим, что количество дефектов минимально при температуре 200°С, но увеличивается при дальнейшем повышении температуры.
Конструкция пресс-формы. Конструкция пресс-формы играет важную роль в формировании конечных изделий. Правильное проектирование формы обеспечивает равномерное распределение давления и минимизирует вероятность образования дефектов. Важными аспектами являются точность изготовления пресс-формы, соответствие её размеров и формы требованиям к готовому изделию, а также обеспечение достаточной жесткости и износостойкости материалов пресс-формы.
Гидровлические прессы. Все прессы подразделяются на две гаммы: усилиями 250... 100 кН - для формования порошков твердых сплавов, усилиями 1600.. .20000 кН - для формования обычных металлических порошков.
После формования, спекания и калибровки практически не требуется дополнительной обработки деталей, так как после формования получают детали 2... 3-го класса точности с шероховатостью поверхности Яа 2,5, 1,25
Гидравлические прессы этой серии выпускаются: колонного типа (усилием 250, 630, 6300, 10 000 и 20 000 кН), рамного типа (усилием 1600, 2500 кН) и составного типа (усилием 400 кН).
4
0
1655
Для формования изделий сложной формы пресс может быть дополнительно оборудован соответствующим штамповым блоком. Все гидравлические прессы сконструированы с верхним расположением главного цилиндра, со съемным штамповым блоком, и выполненным по принципу стягивания матрицы с изделия. [2]
Экспериментальные исследования. В рамках исследования проведены экспериментальные работы по штамповке изделий из железного порошка на гидравлическом прессе. Варьировались параметры давления, скорости и температуры прессования, а также использовались различные конструкции пресс-форм. Полученные изделия исследовались на предмет плотности, твердости и наличия дефектов.
Результаты показали, что наилучшие механические свойства и однородная плотность достигаются при давлении 800 МПа, скорости прессования 10 мм/с и температуре 200°С. Использование пресс-формы с оптимизированной конструкцией позволило минимизировать количество дефектов и обеспечить высокое качество поверхности изделий.
Заключение.
Параметры гидравлического пресса оказывают значительное влияние на качество изделий, полученных методом штамповки из железного порошка. Оптимизация давления, скорости прессования, температуры и конструкции пресс-формы позволяет улучшить механические свойства и плотность деталей, снизить количество дефектов и повысить общую эффективность процесса. Дальнейшие исследования в этом направлении помогут разработать более совершенные технологии и оборудование для порошковой металлургии.
1656
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Дмитриев А.М. Современные направления в технологии обработки давлением порошковых материалов// Инженерные проблемы автоматизации и улучшения условий труда в кузнечно-штамповочном производстве: Тез. Докл. Всесоюзный научно-технической конф.-Запорожье, -1984.-С. 83-85;
2. Прогрессивные технологические процессы штамповки деталей из порошков и оборудование / Г.М. Волкогон, А.М. Дмитриев, Е.П. Добряков и др., Под общ. ред. А.М. Дмитриева, А.Г. Овчинникова. - М.: Машиностроение, 1991. - 320 с;
3. Коробова Н.В. Исследование величин напряжений при уплотнении порошковой заготовки в закрытой матрице // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 65-72;
4. Холодная и полугорячая объёмная штамповка на прессах: Методические указания / В.А. Головин, В.А. Евстратов, Л.И. Рудман и др. - М.: НИИМАШ, 1982 г. - 73 с.
Sapronov A.O.
Moscow State Technological University «STANKIN» (Moscow, Russia)
IMPLICATION PARAMETERS OF HYDRAULIC PRESS ON QUALITY OF PRODUCTS OBTAINED BY METHOD OF STAMPING FROM IRON POWDER
Abstract: article the main parameters of the hydraulic press, having an influence on the quality ofproducts obtained by the method of stamping from iron powder. The influence ofpressure, pressing speed, temperature and mould design on the mechanical properties and density of the final products is analysed. Recommendations on optimisation of process parameters for achievement of the best operational characteristics of products are offered. the best operational characteristics of the products.
Keywords: hydraulic press, iron powder, stamping, pressure, pressing speed, temperature, mould, density, mechanical properties.
1657
