Akademia Górniczo-Hutnicza

Wydział Metali Nieżelaznych Kierunek metalurgia

metalurgia proszków

Laboratorium 3

BADANIE WŁASNOŚCI TECHNOLOGICZNYCH PROSZKÓW METALICZNYCH cz. 2

Zagęszczalność proszku

lista uczestników:

Justyna Juszkiewicz
Bartosz Jakimko
Karol Krukowski
Damian Krupiński

Kraków, 23 marca 2016

1. Wprowadzenie

Zgęszczalność proszku u (PN-EN 23927, ISO 3927) to jego podatność do tworzenia wyprasek o dużej gęstości w ustalonych warunkach prasowania.

Miarą zgęszczalności proszku jest gęstość uzyskanej z niego wypraski.

Próba zgęszczalności polega na wykonaniu podczas dwustronnego prasowania kształtek o wysokości 10 ±2 mm i średnicy 25 mm.

Prasowanie odbywa się w znormalizowanej matrycy kolejno pod ciśnieniem: 200, 400, 600 i 800 MPa.

Zgęszczalność proszku oblicza się wg wzoru:

$$d = \frac{4m}{\pi D^{2}h}\ \lbrack kg/m^{3}\rbrack$$

gdzie:

d - zgęszczalność proszku, [kg/m3]

m - masa wypraski, [kg]

D - średnica wypraski, [m]

h - wysokość wypraski, [m] ρ

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z sposobem określenia zagęszczalności proszku za pomocą prasy matrycowej.

3. Kolejne etapy wyznaczania zagęszczalności oraz obliczenia

Na samym początku wyznaczono masę proszku potrzebnej do wykonania pomiaru dla 8 próbek.

a. Oznaczono gęstość nasypową proszku:

$$\rho = \frac{m}{V}\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

ρ = 3, 126 [g/cm³]

b. Obliczono objętość jaką powinien zająć proszek w tulei według wzoru:

$$V = \frac{\pi D^{2}}{4}*h\left\lbrack m^{3} \right\rbrack$$

gdzie:

D = 10 mm

h = 5 mm

$V = \frac{\pi 10^{2}}{4}*5 = \ $3,926 ∗10⁻⁶ [m³]

c. Wyliczono z proporcji masy proszku potrzebnej do wykonania pomiarów:

$$m = \frac{\pi*1}{4}*0,5 = 1,22\ \lbrack g\rbrack$$

2. Zasypano proszek do matrycy.

3. Obliczono jaki nacisk powinno się zastosować, aby uzyskać ciśnienie prasowania

kolejno: 200, 400, 600, 800 MPa

F  =  p  *  A

F - siła nacisku [N]

p – ciśnienie prasowania [Pa]

A – powierzchnia stępla [m2], wynosiło ono 7,854*10^-5[m²]

Przykład obliczeń dla ciśnienia 200 MPa

F =  200 *  7, 854 * 10⁻⁵ = 15, 7[kN]

Tabela 1. Wyniki obliczeń

Nr próbki	Ciśnienie [MPa]	Siła nacisku [kN]	Masa 1 [g]	Wysokość 1 [mm]	Masa 2 [g]	Wysokość 2 [mm]	Średnia masa [g]	Średnia wysokość [mm]
Próbka 1	200	15,7	1,154	2,38	1,192	2,10	1,173	2,24
Próbka 2	400	31,4	1,174	2,16	1,202	2,29	1,188	2,225
Próbka 3	600	47,1	1,209	2,13	1,204	2,09	1,2065	2,11
Próbka 4	800	62,8	1,204	2,08	1,202	2,11	1,203	2,095

4. Następnie prasowano próbki pod odpowiednim naciskiem.

5. Wyznaczono zagęszczalności proszku ze wzoru:

$$d = \frac{4m}{\pi D^{2}h}\ \lbrack kg/m^{3}\rbrack$$

gdzie:

d - zgęszczalność proszku, [kg/m3]

m - masa wypraski, [kg]

D - średnica wypraski, [m]

h - wysokość wypraski, [m]

Przykładowe obliczenia zagęszczalności proszku dla siły nacisku 15,7 kN

$$d = \frac{4*1,173}{\pi 10^{2}*2,24} = \ 6,67*10^{- 3}\lbrack kg/m^{3}\rbrack$$

Tabela 2. Wartości zagęszcalności

ciśnienie	siła nacisku	zagęszczalność proszku [kg/m^3]
200MPa	15,7kN	6,67*10^-3
400MPa	31,4kN	6,80*10^-3
600MPa	47,1kN	7,28*10^-3
800MPa	62,8kN	7,31*10^-3

4.Wykres

Wykres 1. Gęstość nasypowa od ciśnienia

5.Wnioski

Analizując wyniki możemy zauważyć, że ciśnienie odgrywa bardzo dużą rolę. Im ciśnienie jest wyższe tym zagęszczalność proszku też. Przy niskich ciśnieniach następuje ściślejsze ułożenie ziarn dzięki wzajemnym poślizgom i obrotom poszczególnych ziarn. W tym okresie duży wpływ na uzyskaną gęstość wypraski ma kształt i tarcie pomiędzy przemieszczającymi się cząstkami. Przy wyższych ciśnieniach, ma miejsce odkształcenie plastyczne ziarn proszku.

Największy wzrost gęstości ma miejsce w zakresie ciśnień prasowania (200-600 MPa), następnie przyrost gęstości maleje i w zakresie ciśnień (800 MPa) praktycznie nie obserwuje się dalszego wzrostu gęstości.

4. Literatura

1. Ciaś A., Pieczonka T., “Własności proszków metalicznych i ich badania”, Kraków, (1978);

2. Ciaś A., Frydrych H., Pieczonka T., “Zarys metalurgii proszków”, Warszawa. (1992).