WYCISKANIE NA ZIMNO METALICZNYCH MATERIAŁÓW POROWATYCH



Podobne dokumenty
WYBRANE WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW ALUMINIUM-CZĄSTKI WĘGLIKA KRZEMU OTRZYMANYCH Z PROSZKÓW W PROCESIE KUCIA NA GORĄCO I PO ODKSZTAŁCANIU NA ZIMNO

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: MIM SM-n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

WPŁYW GEOMETRII MATRYCY NA PLASTYCZNE PŁYNIĘCIE KOMPOZYTÓW WARSTWOWYCH W PROCESIE WYCISKANIA

Laboratorium Dużych Odkształceń Plastycznych CWS

MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

Dr inż. Paweł Rokicki Politechnika Rzeszowska Katedra Materiałoznawstwa, Bud. C, pok. 204 Tel: (17) WYCISKANIE

WYBRANE WŁASNOŚCI KOMPOZYTU ALUMINIUM-CZĄSTKI WĘGLIKA KRZEMU OTRZYMANEGO PRZEZ WYCISKANIE WYPRASEK Z PROSZKU

WPŁYW DODATKU WĘGLIKA WC I PARAMETRÓW WYTWARZANIA NA STRUKTURĘ I WŁASNOŚCI WĘGLIKOSTALI NA OSNOWIE STALI SZYBKOTNĄCEJ

Badanie wytwarzania korpusów granatów kumulacyjno-odłamkowych metodą wyciskania na gorąco

KUCIE W MATRYCACH ZAMKNIĘTYCH WYPRASEK W STANIE PÓŁCIEKŁYM Z KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE PROSZKU STOPU Al-Cu-Si-Mg UMOCNIONYCH CZĄSTKAMI SiC

WPROWADZENIE. Stefan Szczepanik 1, Marek Wojtaszek 2, Jerzy Krawiarz 3 KOMPOZYTY (COMPOSITES) 4(2004)12

KSZTAŁTOWANIE NA GORĄCO W PROCESACH ZAGĘSZCZANIA I WYCISKANIA PROSZKU STOPU Al-Si-Fe-Cu ORAZ MIESZANINY TEGO PROSZKU I 10% CZĄSTEK SiC

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Morfologia porów w spieku PNC-60 po odkształceniu na zimno i wyżarzaniu

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: NIM MM-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Materiałoznawstwo metali nieżelaznych

P/M COMPOSITES OF Al-Si-Fe-Cu ALLOY WITH SiC PARTICLES HOT-EXTRUDED AFTER PRELIMINARY COMPACTION

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

3. Prasowanie proszków

WPŁYW WIELKOŚCI LUZU MATRYCOWEGO W PROCESIE TŁOCZENIA NA KSZTAŁT WYTŁOCZKI Z UWZGLĘDNIENIEM PŁASKIEJ ANIZOTROPII

ANALIZA NUMERYCZNA WPŁYWU WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA I GEOMETRII MATRYCY NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE WYCISKANYCH ELEKTROD RURKOWYCH

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

SPOSÓB WYZNACZANIA MAKSYMALNEGO PRZYROSTU TEMPERATURY W PROCESIE TARCIA METALI

OTRZYMYWANIE KOMPOZYTÓW Cu/Al2O3 METODĄ WSPÓŁBIEŻNEGO WYCISKANIA KOBO

WYTWARZANIE I WŁASNOŚCI SPIEKANYCH KOMPOZYTÓW STAL SZYBKOTNĄCA-WĘGLIK WC-MIEDŹ FOSFOROWA

WŁASNOŚCI MATERIAŁÓW STYKOWYCH AgNi20 Z DODATKIEM DYSPERSYJNYCH CZĄSTEK MgO

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

WPŁYW POWŁOKI NIKLOWEJ CZĄSTEK Al2O3 NA WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU KOMPOZYTOWEGO O OSNOWIE ALUMINIOWEJ

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 23/12

MATERIAŁY NA OSNOWIE FAZY MIĘDZYMETALICZNEJ FeAl Z DODATKIEM 2 I 10% OBJ. Al2O3

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

KUCIE ODKUWEK Z śebrami Z PROSZKU STOPU ALUMINIUM Z UDZIAŁEM FAZY CIEKŁEJ

1 Sposób kształtowania radiatora

BADANIE I ANALIZA METODĄ LOGIKI ROZMYTEJ PARAMETRÓW PROCESU MIESZANIA POD KĄTEM POPRAWY WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW OTRZYMANYCH Z PROSZKÓW

Charakterystyka mechaniczna cynku po dużych deformacjach plastycznych i jej interpretacja strukturalna

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

FREZY PM; END MILLS PM

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 13/15. GRZEGORZ WINIARSKI, Rzeczyca Kolonia, PL ANDRZEJ GONTARZ, Krasnystaw, PL

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

Przetwórstwo zaawansowanych materiałów otrzymanych z proszków na osnowie aluminium

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 4

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Lecture 18 Review for Exam 1

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW Al2O3-Mo W ASPEKCIE BADAŃ Al2O3 WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 02/15. GRZEGORZ WINIARSKI, Rzeczyca Kolonia, PL ANDRZEJ GONTARZ, Krasnystaw, PL

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

Nowoczesne metody metalurgii proszków. Dr inż. Hanna Smoleńska Materiały edukacyjne DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Część III

Kompozyty Ceramiczne. Materiały Kompozytowe. kompozyty. ziarniste. strukturalne. z włóknami

DOŚWIADCZALNY DOBÓR KSZTAŁTU WLEWKA W PROCESIE WYCISKANIA STOPÓW METALI NA GORĄCO

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

BADANIA STRUKTURALNE MECHANIZMU ODKSZTAŁCENIA NA ZIMNO STALI PRZEZ ZGNIATANIE OBROTOWE

TEMAT PRACY DOKTORSKIEJ

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY I WŁASNOŚCI INFILTROWANYCH KOMPOZYTÓW M3/2-WC-Cu W WYNIKU ZMIAN ZAWARTOŚCI WC I PARAMETRÓW WYTWARZANIA

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Modelowanie numeryczne procesu gięcia owiewki tytanowej

WPŁYW WIELOKROTNYCH OBCIĄŻEŃ STATYCZNYCH NA STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA I WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE MASY ZIARNA

OPTYMALIZACJA KONSTRUKCJI WZMOCNIEŃ ELEMENTÓW NOŚNYCH MASZYN I URZĄDZEŃ

Pytania do egzaminu inżynierskiego, PWSZ Głogów, Przeróbka Plastyczna

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Analiza zużycia narzędzi w linii zgrzewania rur ocena niezawodności. Stanisław Nowak, Krzysztof Żaba, Grzegorz Sikorski, Marcin Szota, Paweł Góra

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

INSTYTUT BUDOWY MASZYN

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

ANALIZA ODKSZTAŁCENIA BIMETALU AL-CU PODCZAS PROCESU ECAE

Wytrzymałość Materiałów

PŁYNIĘCIE METALU PODCZAS WYCISKANIA WIERTEŁ KRĘTYCH DLA RÓŻNYCH CZYNNIKÓW TARCIA

Analiza porównawcza dwóch metod wyznaczania wskaźnika wytrzymałości na przebicie kulką dla dzianin

PL B1. Sposób przepychania obrotowego z regulowanym rozstawem osi stopniowanych odkuwek osiowosymetrycznych. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

BADANIE STRUKTURY SPIEKU 90W-7Ni-3Fe WYKONANEGO METODĄ REZYSTANCYJNĄ, ODKSZTAŁCANEGO PLASTYCZNIE

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

PL B1. POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA, Kielce, PL BUP 17/16. MAGDALENA PIASECKA, Kielce, PL WUP 04/17

STRUKTURA KOMPOZYTÓW WYTWARZANYCH METODĄ PRASOWANIA PROSZKÓW Al-Al2O3-Al3Fe-Al3Ti

ASPEKTY TECHNOLOGICZNE OTRZYMYWANIA KOMPOZYTÓW SZKLANO-METALICZNYCH NA OSNOWIE STOPU IMPLANTACYJNEGO Co-Cr-Mo

STRUKTURA I WŁASNOŚCI INFILTROWANYCH MIEDZIĄ KOMPOZYTÓW STAL SZYBKOTNĄCA-ŻELAZO

MODELOWANIE PROCESU KUCIA DWUFAZOWEGO STOPU TYTANU Ti-6Al-4V

MODELOWANIE ROZKŁADU STOPNIA ZAGĘSZCZENIA MASY FORMIERSKIEJ Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMÓW UCZĄCYCH SIĘ

Obróbka Plastyczna Metali vol. XXIX nr 1 (2018), s Metal Forming vol. XXIX no. 1 (2018), pp

Ćwiczenie nr 4. Metalurgia proszków. Pod pojęciem materiały spiekane rozumie się materiały, które wytwarza się metodami metalurgii proszków.

WPŁYW WIELOKROTNYCH OBCIĄŻEŃ STATYCZNYCH NA STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA I WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE MASY NASION ROŚLIN OLEISTYCH

Charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa dla próbek piaskowca z szorstkimi i gładkimi pęknięciami

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Stainless steel long products

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

OTRZYMYWANIE KOMPOZYTÓW METALOWO-CERAMICZNYCH METODAMI PLAZMOWYMI

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: MIM n Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 02/15. GRZEGORZ WINIARSKI, Rzeczyca Kolonia, PL ANDRZEJ GONTARZ, Krasnystaw, PL

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: MME n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

WPŁYW GEOMETRII MATRYCY NA JAKOŚĆ WYCISKANYCH KSZTAŁTOWNIKÓW Z TRUDNOODKSZTAŁCALNYCH STOPÓW ALUMINIUM

Transkrypt:

KOMPOZYTY (COMPOSITES) 2(22)4 Marek Galanty 1 Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, al. Mickiewicza 3, 3-59 Kraków WYCISKANIE NA ZIMNO METALICZNYCH MATERIAŁÓW POROWATYCH Przedstawiono wybrane wyniki badań związane z wyciskaniem na zimno metalicznych materiałów porowatych na przykładzie rozpylanego proszku aluminiowego RAL 1 dla wyraźnie zróżnicowanych frakcji ziarnowych 3, 11 i 45 μm. Wykorzystano specjalnie przygotowany wsad wstępnie dwustronnie prasowany w szerokim zakresie ciśnień oraz proszek sypki frakcji 45 μm. Wyciskanie prowadzono na prasie hydraulicznej 3MN o stabilizowanej prędkości ruchu stempla. Badano wpływ ciśnienia prasowania na charakterystykę siłową procesu, a poprzez ustalenie poziomu siły oceniano wpływ zastosowanego smaru, prędkości wyciskania, stopnia odkształcenia i kształtu matrycy. Określono zmiany gęstości wsadu i wyrobu w zależności od parametrów procesu. Uzyskane wyniki pozwalają dokonać oceny możliwości wyciskania na zimno różnymi metodami metalicznych materiałów porowatych i ustalić właściwy dobór warunków prowadzenia tego procesu. COLD EXTRUSION OF POROUS METALLIC MATERIALS The well known advantages of P/M technology focus our attention also on manufacturing long products of complicated cross-section. The extrusion process is capable of producing such products, and additionally, due to the favourable state of stress in the deformation zone, the high degree of material consolidation can be obtained. This influences in a positive way the mechanical properties of the product. The two extrusion techniques are possible in practice. First one (Fig. 1a,b) is similar to the conventional extrusion of solid feedstock; it consists in forward or backward extrusion of compacted samples. The second case consists in extrusion of a loose powder (Fig. 1d) material poured directly into the extrusion container, in which the opening (die) is covered with a metallic disk. The loose powder pressed by the punch undergo densification, next pushes out the disk and flows out through the die in the form of a solid extrudate. The second technique can be performed only in a room temperature without using of binders, that are usually added to the metal powder to enhance it densification. In this case the decisive role play the adhesive forces between the powder particles. The attraction of this procedure is shortened way from the powder to finished product, by eliminating compaction and sintering from the processing route. The aim of this work was to perform the extensive experiments on the cold extrusion of compacts and loose metallic powders. Three selected fractions of technical purity (99.5 wt.%) atomised aluminium powder RAL1 of 3, 11 and 45 μm were used to prepare compacts of different green density (Fig. 2) for cold extrusion (Figs 3-5). Additionally, the loose fraction of 45 μm was used directly in the extrusion. The extrusion was performed on a 3MN capacity vertical hydraulic press. The container of 35 mm in diameter was equipped with a dies having different opening diameter within the range of 16 9 mm. Before filing the container the die opening was covered with aluminium disks of various thickness. Due to this fact the extrusion was initiated at different loads, so that, the powder in the container was consolidated prior to extrusion to different density. At the stable state of the extrusion the process was interrupted and the rest of the feedstock was taken out of the container. The rests were next submitted to hardness examination on their axial cross-section (Fig. 6) to determine the mode of the material flow within the container. The density and hardness at different locations of the extruded rods were also examined. The extrusion load in dependence on the ram displacement was recorded during experiments (Figs 3, 7). The samples from different locations of the extrudate were submitted to mechanical testing. The obtained results enabled to determine the influence of the extrusion mode on the load required, on the material flow and on the distribution of mechanical properties along the extrudate length. WSTĘP Wykorzystywane w praktyce metaliczne materiały porowate (MMP) są wykonywane głównie z proszków metali na drodze prasowania wstępnego wypraski o konkretnie wymaganym kształcie lub przez walcowanie albo wyciskanie, umożliwiające uzyskanie wyrobu o znacznej długości i stosunkowo małym przekroju poprzecznym, np. druty, taśmy i kształtowniki. Obok uzyskania pożądanego kształtu finalnego ważnym zadaniem jest również możliwie duże i jednorodne zagęszczenie materiału, inaczej mówiąc, uzyskanie kontrolowanej niskiej porowatości w całej masie wyrobu. Podstawowym celem pracy jest doświadczalna weryfikacja możliwości wykorzystania wyciskania MMP na zimno i przygotowanie założeń do opracowania takiej technologii. W klasycznej technologii produkcji stosuje się prasowanie proszku w zamkniętych matrycach lub wyciskanie mieszaniny proszków na gorąco wraz z tzw. środkami poślizgowymi. Środki te usuwane są z półwyrobu w trakcie dalszej operacji spiekania w podwyższonych temperaturach [1-3]. Zastosowanie wyciskania MMP na zimno pozwoli uzyskać duże stopnie zagęszczenia (ok. 95% gęstości teoret.) wskutek 1 dr inż.

136 M. Galanty działających sił adhezyjnych, a także wyeliminować stosowanie środków poślizgowych i skrócić czas wykonania wyrobu. Duże odkształcenie objętościowe zapewnia dobrą zagęszczalność i poprawia równomierność własności wyrobu, a proces prowadzony na zimno zabezpiecza przed utlenianiem składniki wsadu. Wyciskanie, jako proces technologiczny przeróbki plastycznej, charakteryzuje się korzystnym stanem naprężenia, sprzyjającym formowaniu półwyrobów, szczególnie dla materiałów mało plastycznych i trudno odkształcalnych, do których zalicza się powszechnie MMP. Próby wykorzystania tej techniki bazują głównie na doświadczeniach z materiałami metalicznymi litymi i przynoszą dobre efekty w przypadku materiałów kompozytowych i proszkowych wyciskanych na gorąco. Jednak obniżone własności wytrzymałościowe gorącego wyrobu wychodzącego z matrycy często sprzyjają występowaniu powierzchniowych pęknięć, wskutek działającego poza paskiem kalibrującym narzędzia naprężenia rozciągającego. Temperatura jest też powodem konieczności stosowania operacji odgazowania wsadu i stosowania ochronnych atmosfer redukujących, zabezpieczających wsad przed utlenieniem. Usunięcie tych problemów technicznych wydaje się być możliwe w przypadku technologii wykluczającej wpływ temperatury na etapie formowania przy wyciskaniu A C B Sam proces wyciskania może być prowadzony na trzy sposoby. Pierwszy polega na wyciskaniu wstępnie sprasowanych na zimno wyprasek (rys. 1A, B) i nie różni się technicznie od wyciskania litych metali. W drugim sposobie stosuje się jako wsad tzw. nabój, czyli sypki proszek zamknięty w metalowej osłonie (rys. 1C). Wreszcie można wyciskać sypki proszek zasypywany bezpośrednio do recypienta (pojemnika) prasy, zamykając otwór matrycy krążkiem metalu (rys. 1D). Ostatni sposób, realizowany wyłącznie na zimno, umożliwia też jednoczesne platerowanie wyrobu, a poprzez zmianę grubości krążka - różne warunki wyciskania i stąd różne własności wyrobu. OPIS BADAŃ W pracy pokazano wybrane wyniki badań wyciskania metalicznych materiałów proszkowych na zimno na przykładzie wsadu z rozpylanego proszku aluminiowego RAL1 dla trzech wyraźnie zróżnicowanych frakcji ziarnowych 3, 11 i 45 μm. Wykorzystano specjalnie przygotowany wsad wstępnie dwustronnie prasowany w szerokim zakresie ciśnień 25 9 MPa oraz proszek sypki frakcji 45 μm. W tym drugim przypadku stosowano zamknięcie matrycy krążkami blachy aluminiowej o grubości,5 3, mm. Wyciskanie prowadzono z pełną rejestracją parametrów procesu na prasie hydraulicznej pionowej 3MN o stabilizowanej prędkości ruchu stempla, używając stale recypienta 35 mm x 15 mm. Zarówno wyroby, jak i częściowo wyciśnięty wsad poddano ocenie gęstości średniej oraz rozkładu gęstości na przekroju poprzecznym i wzdłużnym, w niektórych przypadkach wykonano pomiary twardości, szacując w ten sposób zmiany gęstości i własności wytrzymałościowych. WYNIKI BADAŃ D Rys. 1. Ogólne schematy wyciskania metalicznych materiałów proszkowych: A, B - wyciskanie profilu pełnego i wyciskanie rur z wsadu proszkowego wstępnie sprasowanego, C - wyciskanie materiału proszkowego w osłonie ( nabój ), D - wyciskanie sypkiego materiału proszkowego [1, 3] Fig. 1. General modes of extrusion of metallic powders Wyciskanie MMP ze wsadu wstępnie zagęszczonego Wsad wstępnie zagęszczony przygotowany poprzez prasowanie dwustronne charakteryzował się zróżnicowaną porowatością, a przez to również różną gęstością i twardością. Gęstość i twardość wyprasek rośnie ze wzrostem ciśnienia prasowania. Krzywa zależności twar- dości HB w funkcji ciśnienia prasowania ma przebieg podobny do krzywej zagęszczalności proszków (rys. 2). Wyniki wpływu zagęszczenia wstępnego materiału porowatego na proces wyciskania na zimno pokazano na rysunkach 3-5. Krzywe zmiany siły w trakcie procesu są typowe dla wyciskania na zimno, gdzie wskutek ruchu stempla wraz z postępującym skróceniem wsadu zmniejszeniu ulegają siły tarcia (zmniejszenie powierzchni styku z narzędziami), ale jednocześnie wzrastają wła-

Wyciskanie na zimno metalicznych materiałów porowatych 137 sności wytrzymałościowe wsadu (umocnienie odkształceniowe). W pierwszym etapie wyciskania występuje powolny wzrost siły związany z dogęszczaniem wsadu [4]. Etap ten jest różny dla różnych ciśnień wstępnego prasowania wsadu i ulega silnemu wydłużenie dla niższych ciśnień. Charakterystyki siłowe procesu wykazują wyraźną zależność od wartości ciśnienia prasowania wsadu (rys. 3), a wraz ze wzrostem tego ciśnienia podnosi się maksymalny poziom siły konieczny do uzyskania wyrobu. Dzieje się tak jednak tylko dla mniejszych zagęszczeń, po osiągnięciu ciśnienia krytycznego dalsze zagęszczanie wsadu powoduje wyraźne obniżenie siły maksymalnej wyciskania, a dalej jej stabilizację (rys. 4). Bardzo podobne charakterystyczne zmiany sił maksymalnych uzyskano w przypadku wszystkich badanych wielkości odkształceń (dla współczynników wydłużenia λ = 4,9 15,5), jedynie ich poziom był wyraźnie różny i silnie wzrastał wraz ze wzrostem odkształcenia. Powyższe wyniki znajdują potwierdzenie we wcześniejszych publikacjach [5, 6]. Twardość HB 6 4 2 Inne czynniki wpływające na siłę wyciskania to wielkość ziarna proszku, z którego przygotowano wsad, prędkość ruchu stempla, rodzaj smarowania oraz kształt matrycy [5]. Zmiana prędkości w badanym zakresie 15 12 mm/min praktycznie nie wywołała dodatkowych efektów siłowych. Natomiast bardzo wyraźny jest wpływ rodzaju proszku, a wzrost nawet o 5% siły wyciskania (rys. 5) dla proszku 3 μm można tłumaczyć ogólnie gorszą odkształcalnością takiego proszku, ale również znacznymi trudnościami technicznymi przy prowadzeniu próby. Siła max., kn 71 7 69 68 67 66 65 15 3 45 6 Ciśnienie prasowania pw, MPa Rys. 4. Wpływ ciśnienia prasowania wstępnego na wartość maksymalnej siły wyciskania wsadu porowatego (średnica wyrobu 14 mm, frakcja 11 μm) Fig. 4. The influence of compaction pressure on the maximum extrusion load 3 6 9 Ciśnienie prasowania p w, MPa Rys. 2. Zależność twardości HB wsadu do wyciskania od ciśnienia prasowania wstępnego p w (RAL1, frakcja 3 μm) Fig. 2. The influence of the compaction pressure on the compacts hardness Siła max., kn 9 8 7 6 5 Siła, kn 9 75 6 45 3 pw, MPa 25 75 4 1 2 3 4 5 Wielkość ziarna, um Rys. 5. Wpływ frakcji ziarnowej proszku RAL1 na wielkość maksymalnej siły wyciskania współbieżnego na zimno (ciśnienie prasowania wstępnego p w = 75 MPa, średnica wyrobu 14 mm, prędkość stempla 6 mm/min) Fig. 5. The influence of the powder fraction on the load in the cold forward extrusion 15 15 3 45 Droga stempla, mm Rys. 3. Wpływ ciśnienia prasowania wstępnego p w na wielkość siły wyciskania wsadu z proszku RAL1 (matryca płaska, średnica wyrobu 11 mm, frakcja 11 μm) Fig. 3. The influence of the compaction pressure on the extrusion load of RAl 1 powder 15 Wyciskanie MMP ze wsadu sypkiego Proszek zasypany bezpośrednio do recypienta prasy jest poddawany w pierwszej fazie ruchu stempla jednostronnemu prasowaniu. Wzrost siły jest powolny aż do uzyskania poziomu umożliwiającego wyciskanie. W tej fazie procesu dochodzi do ciasnego ułożenia ziaren, zależnego m.in. od ich kształtu i wielkości tarcia między nimi. Powstała wtedy nierównomierność zagęszczenia (pokazana poprzez rozkład twardości HB na prze- kroju

138 M. Galanty wsadu - rys. 6) nie ma istotnego wpływu na zmien- ność tej własności na długości wykonanego wyrobu. Natomiast zauważalne jest zwiększenie twardości na przekroju poprzecznym przy powierzchni wyrobu w stosunku do jego środka [7]. Poziom sił wyciskania proszku sypkiego zależy od wielkości stopnia odkształcenia i grubości krążka Al zamykającego otwór matrycy (rys. rys. 7, 8), przy czym dobór grubości krążka ma dodatkowe znaczenie dla jakości powierzchni wyrobu. maksymalna siła wyciskania Fmax, kn 775 75 725 7 675 65,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 grubość krążka Al g, mm Rys. 8. Wpływ grubości krążka zamykającego matrycę na wielkość siły maksymalnej przy wyciskaniu na zimno sypkiego proszku RAL1 (frakcja 45 μm, średnica wyrobu 14 mm, V S = 6 mm/min) Fig. 8. The influence of the thickness of the die closing disk on the maximum extrusion load during cold extrusion of a loose Al powder UWAGI KOŃCOWE Rys. 6. Rozkład twardości HB na wzdłużnym przekroju częściowo wyciśniętego wsadu z proszku RAL 1 (45 μm) sypkiego Fig. 6. Distribution of hardness on the longitudinal cross section of partly extruded compacts from the loose powder siła wyciskania, kn 1 75 5 25 średnica wyrobu 16mm 14 mm 12 mm 1 mm 2 4 6 8 droga stempla, mm Rys. 7. Charakterystyki siłowe procesu wyciskania na zimno sypkiego proszku RAL 1 (frakcja 45 μm, grubość krążka zamykającego matrycę g = 1 mm, V S = 6 mm/min) Fig. 7. Force characteristics of cold extrusion of loose aluminium powder Przeprowadzone próby otrzymywania długich wyrobów z metalicznych materiałów porowatych na drodze wyciskania bez udziału podwyższonej temperatury dały zachęcające rezultaty. Korzystny wpływ wysokich trójosiowych naprężeń ściskających pozwala wykonywać wyroby z materiałów trudno odkształcalnych, a nawet sypkich. Szczególnie interesująca jest tu technika użycia jako wsadu mieszaniny różnych sypkich proszków o składzie celowo dobranym pod kątem dalszych zastosowań. Porównanie obu omawianych technologii pod kątem wymaganych sił wyciskania nie wykazuje wyraźnych różnic. Jednak wstępne prasowanie wsadu przed wyciskaniem umożliwia użycie smaru technologicznego, co wydaje się istotne dla materiałów drobnoziarnistych, natomiast materiały gruboziarniste (a nawet granulaty, drobne ścinki itp.) zaleca się poddawać wyciskaniu w stanie sypkim. Wpływ wyciskania na zimno na własności wyrobu zarówno pod względem ich poziomu, jak i jednorodności jest korzystny, a dalsza ich zmiana jest możliwa na drodze typowej obróbki cieplnej w zależności od rodzaju stosowanego wsadu i przeznaczenia. Praca finansowana ze środków KBN (grant nr 7 T8B 2 17). LITERATURA [1] German R.M., Powder Metallurgy Science, 2 nd Edition, Metal Powder Industries Federation, Princeton 1994. [2] Ishizaki K., Komarneni S., Nanko M., Porous Materials. Process technology and applications, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1998. [3] Rutkowski W., Projektowanie właściwości wyrobów spiekanych z proszków i włókien, PWN, Warszawa 1977.

Wyciskanie na zimno metalicznych materiałów porowatych 139 [4] Galanty M., Libura W., Compresibility of Metals Powder in various Modes of Deformation, Mater. Konfer. EUROMAT 95, Padwa-Wenecja, Symp. G, 151-156. [5] Galanty M., Libura W., Zasadziński J., Evaluation of Force Parameters for Aluminium Powder Extrusion, Advanced Technology of Plasticity, Vol. III, Proc. 6 th ICTP, Norymberga, Sept. 19-24, 1999, 1871-1876. [6] Galanty M., Zasadziński J., Prasowanie i wyciskanie materiałów proszkowych o silnie zróżnicowanych własnościach mechanicznych, Rudy i Metale Nieżelazne 1999, 44, 12, 672-675. [7] Galanty M., Kazanowski P., Kansuwan P., Misiolek W.Z., Consolidation of Metal Powders during Extrusion Process, Journal of Materials Proccesing Technology, Special Issue - Proc. of the Conf. Metal Forming 22, Birmingham, September 22 (w druku). Recenzent Marcin Leonowicz