ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СМЕСИ И ДАВЛЕНИЯ ПРЕССОВАНИЯ НА ВЫПРЕССОВКУ ОТФОРМОВАННОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ МАТРИЦЫ

RESEARCH OF INFLUENCE THE PARAMETERS AND MIXTURE OF PRESSURE ON PRESSING out the molded article

from the matrix

Askarbek Dzhylkychiev

doctor of Technical (Dr. Sci. (Tech.)), Professor of Kyrgyz Russian Slavic University named after B.N. Yeltsin,

Kyrgyzstan, Bishkek

Altymysh Bekboev

сandidate of Technical (Cand. Sci. (Tech.)), assistant professor of Kyrgyz state university of construction, transport and architecture named after N. Isanov,

Kyrgyzstan, Bishkek

Baktygul Abykeeva

аssistant, Kyrgyz state university of construction, transport and architecture named after N. Isanov,

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

В данной статье, установлено, что давление выпрессовки отформованного изделия из матрицы определяется давлением прессования изделия, коэффициентом трения смеси о стенки матрицы и коэффициентом Пуассона. Разработана расчетная схема и математическая модель физико-механических процессов, протекающих при выпрессовке отформованного изделия и получены результаты теоретических исследований.

ABSTRACT

In this article found that the pressure of compaction, friction production, determines the pressing pressure of the processed from the matrix mixtures of matrix wall and coefficient of passion. Developed design diagram and mathematical model of physic-mechanical processed occurring in the processed product and the results of theoretical studies.

Ключевые слова: полусухое прессование; усилие прессования; удельное давление прессование; матрица; коэффициент трения.

Keywords: moist pressing; pressing force; unit pressure punch; mold; friction coefficient

В процессе полусухого прессования между формуемой массой и стенками матрицы возникает сила трения, в связи с этим часть прессуемой силы затрачивается на преодоление данной силы трения. После прессования между стенками матрицы и отформованным изделием, за счет давления боковых распоров отформованного изделия о стенки матрицы сохраняется сила трения,

В результате исследования установлено, что при прессовании порошкообразных материалов, усилие выпрессовки отформованного изделия из матрицы зависит от величины усилия прессования, коэффициента трения прессуемой массы о стенки матрицы и коэффициента Пуассона [4].

Из источников известно, как о линейности зависимости давления выпрессовки отформованного изделия от давления прессования, так и о нелинейности этой зависимости [3]. Нелинейность зависимости давления выпрессовки от давления прессования связана с тем, что с увеличением давления прессования боковое давление прессуемой смеси увеличивается нелинейно [2].

По данным [4], с увеличением давления прессования смеси давление выпрессовки изделия изменяется в пределах 0,27–0,7 в зависимости от давления прессования. С увеличением жесткости матрицы, давление, необходимое для выпрессовки отформованного изделия из матрицы снижается [1].

Из рассмотренных работ, посвященных исследованию процесса прессования керамических изделий, в частности, определению давления выпрессовки отформованного изделия из матрицы, известно лишь уравнение В.Е. Верниковского [4]

q_вып = x q_п{ехр [1-ехр (- k_б m h_из /R)] - 1},           (1)

где: x – коэффициент, учитывающий уменьшение бокового распора отформованного изделия после снятия давления прессования.

Анализ соответствия уравнения (1) граничным условиям показывает, что при h_из=0 q_вып=0, а при h_из=¥ q_вып= q_п x (е – 1). Следовательно, в рассматриваемом диапазоне изменения высоты формуемого изделия 0< h_из <¥ максимальное значение соотношения давления выпрессовки отформованного изделия к давлению прессования смеси, в зависимости от значения коэффициента, учитывающего уменьшение бокового распора при снятии давления прессования смеси может изменяться в пределах 0–1,72. При этом максимальное значение давления выпрессовки изделия при прочих равных условиях будет равно давлению прессования смеси, когда значение коэффициента, учитывающего уменьшение бокового распора при снятии давления прессования, будет определяться выражением

x =                            (2)

Кроме этой зависимости, для определения давления, необходимого для выпрессовки отформованного изделия из матрицы, имеются также и эмпирические зависимости, полученные в процессе экспериментальных исследований и рекомендованные для приближенных расчетов по определению давления выпрессовки стандартного изделия в процентах от давления его прессования [4]

q_вып = (0,05 … 0,15) q_п.                                        (3)

На основании рассмотренных данных по определению давления, необходимого для выпрессовки отформованного изделия из матрицы, следует, что приведенные формулы для определения давления выпрессовки отформованного изделия из матрицы должны описывать влияние параметров смеси, геометрических размеров формуемого изделия, изменение бокового распора в результате снятия давления прессования смеси. Кроме этого, математическая зависимость должна учитывать дополнительную силу трения между изделием и стенками матрицы от давления, приложенного к изделию вовремя выпрессовки отформованного изделия из матрицы.

Для установления математической зависимости давления, затрачиваемого для выпрессовки отформованного изделия, воспользуемся расчетной схемой, представленной на рис. 1. Из расчетной схемы видно, что в правой половине изображено взаимное расположение отформованного изделия, матрицы, верхнего и нижнего прессующих пуансонов в конце процесса прессования, а в левой половине представлено взаимное расположение этих же элементов в конце процесса выпрессовки изделий из матрицы.

Равновесие давлений в процессе выпрессовки отформованного изделия из матрицы в соответствии со схемой, представленной на рис. 1, можно записать в следующем виде

q_вып = 0,5(q_в + q_н) F₃ k_б m x (1 + k_б m))/F₂,           (4)

где: q_вып – давление, необходимое для выпрессовки отформованного изделия;

F₂ – площадь поверхности нижнего прессующего пуансона; F₃ – площадь боковой поверхности стенки матрицы и пустотообразователей, контактирующая с уплотняемой смесью; x – коэффициент, учитывающий уменьшение бокового распора в отформованном изделии после снятия давления прессования смеси.

Рисунок 1. Расчетная схема процесса выпрессовки отформованного изделия из матрицы

Первое слагаемое в уравнении (4) описывает сопротивление перемещению отформованного изделия внутри матрицы с учетом коэффициента, учитывающего уменьшение бокового распора, а второе описывает возникновение дополнительного сопротивления от воздействия первого слагаемого.

Подставив в уравнение (4) среднее значение давления прессования по высоте формуемого изделия и проведя соответствующие преобразования, получим в следующем виде

.                           (5)

На рис. 2 представлены зависимости отношения давления выпрессовки изделий из матрицы к давлению прессования смеси от высоты формуемого изделия при разных значениях коэффициента, учитывающие уменьшение бокового распора в отформованном изделии после снятия давления прессования смеси.

Кривые 1, 2 и 3 построены согласно уравнению (5) соответственно при значениях коэффициента, учитывающего уменьшение бокового распора в отформованном изделии после снятия давления прессования смеси, равного 0,1; 0,2 и 0,3. Как видно, из представленных графиков (рис. 2), с увеличением высоты формуемого изделия давление, необходимое для выпрессовки отформованного изделия из матрицы, увеличивается

Рисунок 2. Зависимости отношения давления выпрессовки к давлению прессования от высоты формуемого изделия

Это объясняется тем, что с увеличением высоты формуемого изделия увеличивается площадь контактирующая стенки матрицы и пустообразователя с боковой поверхности изделия, соответственно, возрастают и потери усилия на трение при перемещении изделия внутри матрицы. В то же время, при прочих равных условиях, с увеличением значения коэффициента, учитывающего уменьшение бокового распора в отформованном изделии после снятия давления прессования смеси, перепад напряжений по высоте формуемого изделия увеличивается, так как увеличиваются потери усилия выпрессовки на преодоление сил трения смеси о стенки матрицы и пустотообразователей в процессе перемещения внутри матрицы.

Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: полученные зависимости описывают физико-механические процессы, протекающие при выпрессовке отформованного изделия из матрицы, и могут быть использованы для обоснования параметров прессового оборудования при производстве крупноформатных керамических строительных изделий.

Список литературы:

1. Благин В.А. Конструкционная жесткость матриц и форм // Порошковая металлургия. – 1981. – № 7. С. 13–19.
2. Красниченко Л.В., Крешик В.С. Давление выталкивания железных и железографитных брикетов из пресс-форм // Порошковая металлургия. – 1968. – № 11. С. 8–12.
3. Радомысельский И.М., Шербань Н.И. Усилие выталкивания при холодном прессовании металлостеклянных материалов // Порошковая металлургия. – 1969. – № 12. С. 10–13.
4. Шербань Н.И., Петрова Е.М., Слепцов В.П. Усилие выталкивания при прессовании двухкомпонентных металлокерамических материалов // Порошковая металлургия. – 1970. – № 2. С. 6–10.