Разработка процессов прокатки пористых изделий на основе теоретического и экспериментального исследования уплотняемых порошковых сред

• Автор: Цеменко, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 288 с. : ил

Введение.

Глава 1. Основы теорий уплотнения порошковых и пористых материалов.

1.1. Идеализированные модели и дискретноконтактные представления об уплотнении порошков.

1.2. Определяющие законы механики грунтов и статика сыпучих сред.

1.3. Ассоциированный закон течения и основные дилатансионные модели пластичности.

1.4. Особенности континуальной теории пластичности сжимаемых сред.

1.5. Выводы но главе 1.

Глава 2. Структурнофеноменологическое исследование уплотнения

порошковых материалов.

2.1. Теоретическая модель уплотнения и уровни исследования порошко ВЫХ сред.

2.2. Оценка границы перехода от структурного к пластическому этапу деформирования.

2.3. Соотношение между деформацией уплотняемого тела и деформа цией частиц порошкового материала.
2.4. Исследование процесса уплотнения порошковых материалов с части нами различного размера и формы.
2.5. Оценка механических свойств порошковых материалов различной плотности.
2.6. Разработка обобщенной характеристики сдвиговой устойчивости по рошковых материалов.
2.7. Выводы по главе 2.
Глава 3. Оценка предельного состояния порошковой среды при 5 уплотнении на основе механических теорий разрушения и течения.
3.1. Механические теории предельного состояния, учитывающие разно 5 сопротивляемость тел при растяжении и сжатии.
3.2. Параметры напряженного состояния, определяющие общие свойства 0 предельных поверхностей.
3.3. Обоснование и разработка методики построения кривых предельного 6 состояния порошковых неспеченных материалов.
3.4. Исследование вида кривых предельного состояния в зависимости от 1 плотности неспеченных порошковых тел.
3.5. Уравнение предельного состояния порошковых материалов для за 6 дач уплотнения в замкнутом и незамкнутом объемах.
3.6. Выводы по главе 3. 3 Глава 4. Особенности процессов прокатки порошковых и армированных 5 лент.
4.1. Распределение напряжений и плотности в очаге деформации при
прокатке.
4.2. Границы очага деформации и механизм образования зоны уплотне 0 ния при вертикальной прокатке порошковых материалов.
4.3. Аналитическое определение давления на валки при прокатке порош 2 ковых материалов.
4.4. Условия формирования качественных армированных сеткой по
рошковых лент при прокатке.
4.5. Исследование влияния параметров сетки на процесс уплотнения
армированных лент.
4.6. Выводы по главе 4.
Глава 5. Исследование и разработка технологических процессов прокатки
порошковых и армированных изделий различного назначения.
5.1. Безламельные электроды для щелочных никельжелезных аккумуля 4 торов.
5.2. Металлгидридные электроды для никельводородных 4 аккумуляторов.
5.3. Пористые сорбционные элементы для вакуумкриогенной техники.
5.4. Пористые лепты из карбонильного никелевого порошка.
5.5. Никельмолибденовые порошковые заготовки для изделий 0 электронной техники.
5.6. Заготовки дисковых фрез из твердых сплавов.
5.7. Прокатка полуфабриката из порошков алюминиевокремниевых 7 сплавов.
5.8. Выводы но главе 5.
Заключение и общие выводы по работе.
Литература


Всестороннее сжатие пористого тела сопровождается только ростом фиксированных контактов вследствие пластической деформации частиц материала. Ь сгк, 1. С7К по М. Ю. Бальшину, исходная твердость материала частиц порошка 0 по Г. М. Ждановичу, давление истечения максимально упрочненного материала 2. Вместо сгк различными авторами привлекались и другие параметры, характеризующие прочность предел прочности и текучести материала частиц, контактную прочность уплотняемого материала. Коэффициент Ь , отражающий влияние дискретности на свойства порошкового материала, ряд авторов связывали с параметрами, которые лить косвенно характеризуют дискретность материала относительный объем, относительная плотность, пористость. Некоторые выражения для определения тк и Ь , использованные в уравнениях вида 1. Несколько иной подход в рамках дискретноконтактной теории использован и И. Р. Радомысельский и Н. И. Щербань 5. В качестве модели порошкового материала ими принята совокупность большого числа статистически эквивалентных частиц наиболее вероятного размера и правильной формы. Предположено, что при одинаковых условиях межчастичного скольжения порошковый материал сохраняет одинаковую структуру, которую можно оценивать по наиболее вероятному координационному числу Лк числу контактов отдельной частицы с соседями. Пористость П для выделенного пространства порошкового материала определяется формулой
где П0 максимально возможная пористость А, максимально возможное изменение координационного числа. В формуле 1. П0 авторами 5 рассчитывался с позиций геометрического расположения частиц порошка, т. ЛЛ. В работе Смирнова и ИЛ. Авторы 2 процесс уплотнения порошковых материалов рассматривали с точки зрения двух состояний как уплотнение дисперсного материала на первой стадии и как уплотнение пористого тела на второй стадии. На стадии пластической деформации пористого тела тр 0 , в диапазоне структурного уплотнения тр0 . Для анализа общей деформации на базе представлений о механике контактного деформирования в работах 2, 5, 0, 1, 4, 5, 8 приводится ряд формул, каждая из которых наиболее точно может отражать лишь определенную стадию уплотнения. Помимо дискретноконтактного подхода связь плотности с давлением может быть получена и на основе континуальных представлений. Надежной базой для такого уравнения явилась разработанная В. В. Скороходом концепция среднеквадратичных напряжений и скоростей деформаций, согласно которой
3
где Р среднеквадратичное напряжение в материале основы, равное его пределу текучести. В работе данная зависимость, полученная для пористых тел, была распространена на стадию пластической деформации порошков пластичных металлов. Известные преимущества приведенной зависимости 1. Поэтому зависимость содержит единственную константу, имеющую ясный физический смысл. Теоретические модели, приводящие к практически любому из известных уравнений прессования, основаны на определенной идеализации процесса уплотнения в замкнутом объеме. Все подобного рода зависимости следует рассматривать как различные аналитические аппроксимации экспериментальных кривых. Причем в связи с существенным различием механизмов уплотнения порошковых материалов на различных стадиях деформирования физического уравнения, описывающего единой зависимостью плотность среды от давления и основанного на контактном взаимодействии частиц, получить не представляется возможным. Поэтому проблематичным остается установление связи между плотностью и приложенным давлением на стадиях неустойчивых пространственных структур и объемного течения материала особенно в незамкнутых объемах. Эти недостатки менее проблематичны для континуальных теорий уплотнения, изучающих деформацию достаточно больших совокупностей частиц. Тем не менее, дальнейшие исследования характера дискретного взаимодействия между частицами порошков в зависимости от свойств материала, их формы, размеров и гранулометрического состава позволят более точно описать физический процесс уплотнения при разработке континуальных моделей деформирования порошковой среды с учетом ее структуры.