POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ: MECHANICZNY - TECHNOLOGICZNY

KIERUNEK: MECHANIKA I BUDOWA MASZYN

DĄBROWA GÓRNICZA

PRASOWANIE IZOSTATYCZNE NA ZIMNO I GORĄCO

Rok III Wykonał:

Semestr VI Michał Bochenek Grupa I

Prasowanie izostatyczne jest to zagęszczanie proszku w formie z materiału plastycznego w wyniku oddziaływania ciśnienia hydrostatycznego. Ciśnienie jest wywierane równomiernie, najczęściej za pośrednictwem wody lub innej cieczy na wszystkie ścianki formy, zgodnie z prawem Pascala. Trójosiowy stan naprężeń powoduje dobre zagęszczenie proszku i równomierny rozkład gęstości w wyprasce.

Do zrealizowania prasowania izostatycznego są konieczne dwa elementy:

• szczelna, elastyczna lub plastyczna forma na proszek, której ścianki będą odgradzały proszek od ośrodka znajdującego się w stanie podwyższonego ciśnienia,

• ośrodek ciekły lub gazowy doprowadzony do wysokiego ciśnienia i przenoszący to ciśnienie na formę z proszkiem umieszczoną w wysokowytrzymałej komorze.

Spotyka się dwa rozwiązania techniczne komór do prasowania izostatycznego na zimno: komory z przytwierdzoną formą na proszek i komory z ruchomą formą. W pierwszym przypadku komora ciśnieniowa jest zamknięta z jednej strony korkiem i przytwierdzoną do ścianek komory elastyczna forma, a z drugiej strony - ruchomym tłokiem wywierającym nacisk na ośrodek zawarty w komorze. Cykl pracy urządzenia rozpoczyna się, gdy ośrodek jest rozprężony i pierwszym etapem jest napełnienie od góry elastycznej formy proszkiem. Potem następuje zamkniecie komory korkiem i sprężenie ośrodka otaczającego formę. Na koniec, po rozprężeniu ośrodka dokonuje się usunięcia sprasowanej kształtki bez wyciągania formy z komory. Wydajność tego typu urządzeń dochodzi do 3000 sprasowanych kształtek na godzinę. W metodzie tej występuje jednak ograniczenie kształtu możliwych do uzyskania wyprasek, co wynika z konstrukcji i zamocowania formy.

Wolna od tych ograniczeń jest metoda z ruchoma forma, której można nadać dowolny kształt. Forma jest napełniana proszkiem i zamykana poza komora ciśnieniową. Przed hermetycznym zamknięciem formy jest usuwane powietrze znajdujące się w przestrzeni między cząstkami proszku. Formy elastyczne mogą służyć do wielokrotnego użycia, gdyż po usunięciu ciśnienia w otaczającym je ośrodku wracają do swego pierwotnego rozmiaru i po wyjęciu wypraski można do nich zasypać kolejna porcje proszku oraz ponowić proces prasowania. Formy elastyczne wykonuje się zazwyczaj gumy.

Formy z materiałów plastycznych odkształcają się trwale podczas zagęszczania proszku i tworzą na sprasowanej kształtce powłokę ściśle przylegającą, która usuwa się zazwyczaj mechanicznie, a rzadziej chemicznie. Zatem forma jest niszczona po jednokrotnym prasowaniu, co należałoby zaliczyć do wad metody, ale z drugiej strony pojawia się możliwość prasowania na gorąco. Prasowanie na gorąco w formie wykonanej z cienkiej blachy lub folii metalowej prowadzi do uzyskania wyrobu nieporowatego, nieporowatego wiec nieosiągalnego metoda prasowania izostatycznego na zimno formie elastycznej.

Do prasowania izostatycznego na zimno, jako ośrodki przenoszące ciśnienie, stosuje się przede wszystkim ciecze, a rzadko gazy. Natomiast do prasowania izostatycznego na gorąco stosuje się gazy: oczyszczony argon lub hel, rzadziej azot. Najkorzystniejsza atmosfera okazuje się argon, który pod wysokim ciśnieniem w temperaturze pokojowej osiąga gęstość zbliżoną do gęstości wody, a w temperaturze 1450˚C i pod ciśnieniem 100 MPa, ze względu na gęstość przypomina parafinę, a wiec nabiera właściwości cieczy. Jednocześnie przemieszcza się tak łatwo jak gaz i zapewnia szybkie przenoszenie ciepła przez konwekcje. Izostatyczne prasowanie na gorąco wykonuje się zazwyczaj temperaturze pod ciśnieniem 100-200 MPa, w temperaturze dochodzącej do 1350˚C.

Prasowanie izostatyczne zapewnia:

- dużą gęstość wypraski

- dobrą równomierność rozkładu gęstości materiału w wyprasce

- małe naprężenia własne w wyprasce

- dobre właściwości mechaniczne wypraski

- ograniczenie konieczności użycia środków poślizgowych

- jednorodność materiału wypraski

- możliwość mechanicznej obróbki wypraski

- zmniejszenie i większą równomierność odkształceń kształtki podczas spiekania

- brak ograniczeń, co do rozmiarów i kształtów wyprasek

- większą plastyczność wypraski

---