УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ОСЕВОМ ПРЕССОВАНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СМЕСЕЙ С НАЛИЧИЕМ ЖИДКОЙ ФАЗЫ

Полезная модель относится к порошковой металлургии и, в частности, к регистрирующим устройствам при прессовании металлического порошка, и может быть использована, в частности при регистрации и количественном определении бокового давления в процессах осевого прессования высокоплотных порошковых многофазных механических смесей в жестких прессформах.
Известно устройство для измерения давления, и в частности бокового давления, включающее жесткую прессформу и тензодатчик (один), наклеенный либо на стенку матрицы (см. Д.И.Агейкин, Е.И.Костина, Н.Н,Кузнецова. Датчики контроля и регулирования. Справочные материалы. Машгиз, 1965), либо на нижний пуансон (см. Г.М.Жданкович, Ч.А.Якубовский. Распределение давлений и плотности в жестких матрицах/ Порошковая металлургия, 1997, №12, с 46-53), содержащее жесткую прессформу (цельную матрицу и пуансон) с наклеенным на боковую поверхность тензодатчиком, регистрирующим механический упругий прогиб стенки матрицы. Недостатками данного устройства являются:
- Значительная погрешность измерения бокового давления при исследовании цельной матрицы, в виду существенной жесткости боковой стены матрицы, малой величины ее упругого прогиба и как следствие, необходимость использования высокоточных тензорезисторов, что существенно снижает конструктивную целесообразность данного устройства.
- Не учитывается величина градиента давления по продольной оси прессования в зависимости от стадии прессования и зоны прессовки при уплотнении многофазных структур (при наличии жидкой среды), в результате регистрируются лишь интегральные (усредненные) значения бокового давления, что не позволяет корректно производить прочностной расчет матрицы.
Это устройство принято за прототип. У прототипа и заявленной полезной модели имеются следующие сходные существенные признаки:
- Основные нагружения производятся с помощью деформирующего пуансона;
- Боковое давление воспринимается боковой стенкой матрицы.
Технический результат - повышение точности измерения бокового давления на стенки матрицы, постадийная регистрация величины бокового давления.
Технический результат достигается тем, что устройство для определения бокового давления при осевом прессовании механических смесей с наличием жидкой фазы, содержит матрицу, пуансон, тензодатчики сопротивлении.
Особенностью является то, что матрица выполнена пятигранной, в каждой грани выполнены сквозные цилиндрические отверстия, в которых установлены гладкие стержни, к ним подведены упругие стойки с прикрепленными тензодатчиками сопротивления.
Необходимость использования пятигранной матрицы, сквозных цилиндрических отверстий, в которых установлены гладкие стержни, упругих стойек с прикрепленными тензодатчиками сопротивления, обусловлена пятистадийной схемой прессования порошковых материалов в присутствии жидкой фазы и как следствие пятистадийным изменением физико-механических свойств уплотняемой гетерогенной многофазной структуры (см. В.Н.Кокорин Межчастичное сращивание в процессе консолидации дискретных железосодержащих порошковых материалов/
Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов. - СГТУ 2009 №1. - с 71-74.)
б
м
ж
Величина бокового давления (Р) и коэффициент бокового давления ξ определяется упругими свойствами металла основы механической смеси Е и коэффициентом объемного сжатия жидкости Е, которые на каждой стадии прессования (уплотнения) итерационно измеряют свою величину, является функцией текущей плотности. Коэффициент бокового давления задается формулой:
где ξ - коэффициент бокового давления;
м
Е - модуль упругости металла основы механической смеси;
ж
Е- коэффициент объемного сжатия жидкости;
ж
ε - коэффициент объемного сжатия жидкости;
м
µ - коэффициент Пуассона металла основы;
Использование дифференциированной (постадийной) схемы бокового нагружения тензорегистрирующих датчиков, смонтированных на упругих стойках, позволяет фиксировать изменение характера силового режима уплотнения многофазных механических систем.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция устройства для определения бокового давления, на фиг.2. представлена схема расположения тензодатчиков, на фиг.3. представлен тензодатчик.
Устройство содержит пятигранную матрицу 1, в гранях которой выполнены сквозные цилиндрические отверстия 2, в которых установлены гладкие стержни 3, к которым подведены упругие стойки 4 с прикрепленными тензодатчиками 5 сопротивления.
Работа устройства осуществляется следующим образом:
Увлажненный порошок подают в рабочую полость пятигранной матрицы 1. Прессование осуществляется пуансоном 6 по схеме статического одностороннего нагружения. Под действием осевого усилия (давление q) металл основы (дискретные порошковые частицы) передают давление в горизонтальной плоскости; жидкая фаза, входящая в состав увлажненного порошка, за счет лапласовского давления также оказывает силовое давление в горизонтальном направлении. При этом происходит нагружение на гладкий стержень 3, его горизонтальное перемещение, и как следствие, горизонтальное отклонение упругой стойки 4 с наклеенным тензодатчиком 5. Происходит регистрация и фиксирование величины бокового давления на первом этапе прессования. При дальнейшем опускании пуансона 6 (дальнейшее статическое нагружение) основное силовое нагружения происходят на гладкий стержень 7 с последующей регистрацией бокового давления через упругую стойку и тензодатчик 8.
Аналогично осуществляется нагружение и регистрация бокового давления на последующих стадиях прессования.
Заявляемая полезная модель не оказывает отрицательных воздействий на состояние окружающей среды.