98 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
98
Однако, при осуществлении прессования порошка полимерной МК, используемого
для получения ПМ, в ряде случаев, образуются области неравномерного уплотнения с
различным упругим последействием, что ведет к снижению РГТ прессовок. Так, материал
периферийных участков ПМ после снятия нагрузки более подвержен обратным упругим
деформациям, чем в центральных участках. В результате неравномерности уплотнения и
упругого последействия более плотных участков ПМ, в большинстве случаев, после
получения отливки требуется их механическая обработка. Важной задачей при применении
процесса прессования таких порошков является получение ПМ с равномерным
распределением физико-химических и физико-механических свойств.
Идеализированный процесс уплотнения выражается зависимостью плотности
прессовки от давления прессования и характеризуется тремя основными стадиями:
уплотнением порошкового тела, связанным с разрушением «арок» - структурной
деформацией порошкового тела; повышением плотности упаковки частиц порошка,
оказывающих сопротивление сжатию, при котором давление прессования возрастает -
пластическая деформация в приконтактной зоне носит ограниченный локальный характер;
когда пластическая деформация охватывает весь объем каждой частицы, смещение
межчастичных контактов прекращается и они фиксируются.
На практике, в процессе прессования порошков происходит взаимное наложение
указанных стадий порошкового тела, т.к. они протекают одновременно. Деформация
отдельных частиц начинается уже при малых давлениях прессования (например: частиц ПС
50/50), в то время как скольжение некоторых частиц наблюдается и при высоких давлениях.
Поэтому преимущественное значение для уплотнения порошка имеет перемещение частиц
на первой стадии (чем пластичнее материал, тем при более низких давлениях начинается
уплотнение, связанное с деформацией частиц). Для материалов с относительно высоким
пределом текучести начальная и конечная стадии уплотнения резче разграничены.
При прессовании однородных по химическому и гранулометрическому составам
пластичных МК значение пористости зависит от фракции ее частиц и давления прессования
[2, 5]. Влияние фракции МК на величину упругого последействия обусловлено абсолютной
величиной деформации материала, компенсируемой его пористостью и плотностью ее
распределения по объему ПМ. При адекватной степени сжатия объема ПМ крупной фракции
материала соответствуют большие упругие деформации, чем мелкой, кратные размерам
частиц. Такой механизм упругого последействия влияет и на остальные физико-
механические свойства ПМ.
Экспериментально установлено, что распределение плотности в структуре ПМ при
одностороннем прессовании однокомпонентной МК соответствует распределению
плотности, адекватному двустороннему приложению прессующего усилия; прессовки,
полученные из МК большей фракции обладают большей поверхностной твердостью; на
конечную плотность ПМ более выраженное влияние имеют плотности исходных
компонентов смеси, подвергаемой деформациям, чем усилие деформации этой смеси; при
равной степени сжатия объема ПМ крупной фракции материала соответствуют большие
упругие деформации, чем мелкой кратные размерам гранул, что оказывает влияние на НДС
прессовки и, следовательно, на остальные физико-механические свойства ПМ [6].
Равномерность распределения физико-механических свойств в структуре ПМ
предположительно может быть обеспечена использованием частиц МК в виде сферических
гранул. Таким образом, изучение условий и механизма формирования структуры ПМ с
равномерным распределением напряжений в объеме представляется актуальным. Для этого
требуется определить характер взаимодействия между элементами системы - гранулами,
расположенными в ближнем порядке при возрастании прилагаемой к системе нагрузки. Под
системой в данном случае понимается совокупность находящихся в замкнутом объеме
гранул, которые изменяют свою геометрию вследствие прилагаемого давления (сокращения