Изменение давления прессования по высоте сжатого брикета

Для определения характера изменения давления по высоте сжатого брикета рассмотрим конечную стадию его формирования, когда уплот­нение материала закончено и в матрице перед неподвижным штемпелем находится сжатый брикет высотой Н₂ (рис. 70). На брикет со стороны штемпеля действует сила F₂ =р₂ ω_шт. С учетом сил трения между брикетом и стенками матрицы усилие прессования по высоте брикета уменьшается и на упор передается усилие F₀ =р₀ ω_шт (на рис. 70 усилие F₀ показано как реакция со стороны упора на брикет).

Выделим на расстоянии Н от упора элементарную призму толщиной dH и рассмотрим действующие на нее силы. Если давление со стороны упора на призму обозначить через р, то со стороны штемпеля давление будет больше на величину dр (при толщине призмы и ). Тогда усилия прессования со стороны упора и штемпеля со­ответственно будут равны р и (р+ dр) , где – площадь поперечного сечения штемпеля. Под действием усилия прессования возникнут силы бокового распора , где - коэффициент бокового распора; - боковая поверхность выделенного слоя; L – периметр поперечного сечения штемпеля.

Рис. 70. Изменение давления прессования по высоте сжатого брикета (а)и схема сил (б), действующих на него

Тогда сила трения между элементарной призмой и стенками матрицы, направленная навстречу движению штемпеля,

.

где μ – коэффициент трения материала о стенки матрицы.

Условие равновесия элементарного слоя толщиной , без учета бес­конечно малой его массы, имеет вид

,

отсюда .

Произведение με=0,186 для конкретного материала величина по­стоянная. Деформацией матрицы в процессе прессования можно пренеб­речь. Тогда, обозначив а = , имеем . После интегри­рования получим , где С – постоянная интегрирования.

При H =0; , и тогда

и = аН.

Потенцируя, установим

,

. (2.75)

При Н=Н₂ уравнение примет вид

p ₂ = p ₀ . (2.76)

Таким образом, давление по высоте сжатого брикета при его прес­совании и изме­няется по экспоненциальному закону.

В соответствии с распределением давлений плотность по высоте бри­кета непостоянна; со стороны штемпеля она наибольшая, а со стороны упора наименьшая. Степень однородности брикета

. (2.77)

Анализ формулы (2.75) показывает, что отношение периметра L к площади ω_шт брикета должно быть минимальным, что имеет место для матриц круглого сече­ния. В этом случае силы трения, действующие по боковой поверхности брикета, минимальны, и соответственно брикеты будут иметь наиболее равноплотную структуру.

При двустороннем прессовании брикет имеет наименьшую плотность в его средней части, и поэтому расстояние между слоями с наиболее и наименее плотной структурой будет равно Н₂ /2.

Степень однородности

. (2.78)

Таким образом, качество брикетов, получаемых при двухсторон­нем прессовании, выше, чем при использовании других формовочных устройств.