1.3.3. Вибрационные прессы

На применяемом в производстве вибрационном оборудовании для формования изделий из металлических порошков в основном реализовывались следующие схемы формования заготовок [ ]:

1. С предварительным вибрационным уплотнением и последующим статическим прессованием;

2. С вибрационным воздействием на порошок в течении всего процесса прессования (без выдержки под давлением);

3. С вибрационным или виброударным воздействием на порошок, в течение всего цикла прессования, включая выдержку под давлением.

В соответствии с рассматриваемыми положениями была предложена схема работы рабочих органов формующего оборудования, показанная на рис. 1.11 [ ].

Рис. 1.11. Технологические схемы вибрационного воздействия при прессовании металлических порошков [ ]

Технологическое оборудование, в котором реализованы схемы «вибрирующего контейнера» (рис. 1.11 а, б) и «вибрирующих пуансонов» (рис. 1.11 в, г) позволяют при осуществлении процесса виброформования достичь высокой и практически равной плотности по всему объему порошка. Этим способом также можно прессовать изделия с большим отношением длины к диаметру. Схема, когда уплотнение порошка идет под воздействием вибрационного воздействия от одного пуансона (рис. 1.11 в) используются при получении изделий с небольшим отношением длины к диаметру. Внедрена в оборудование и схема, при которой вибрационное воздействие передается металлическому порошку одновременно от нижнего пуансона и пресс-формы с поджатием инерционным пуансоном (рис. 1.11 д).

Н а рис. 1.12 показана схема вибропресса ИВПМ с одним силовым цилиндром, а характеристики такого оборудования приведены в таблице 1.2.

Рис. 1.12. Схема вибропресса ИВПМ с одним силовым цилиндром [ ]

1, 3 – траверсы; 2 – направляющие; 4 – стол; 5 – рабочий цилиндр; 6 – возвратные пружины; 7 – плунжер; 8 – обмотка электромагнита; 9 – пружина пульсатора; 10 – сердечник электромагнита; 11, 15 – штоки пульсатора; 12 – управляющий золотник; 13 – корпус; 14 – магистраль; 16 – поршень; 17 – пресс-форма

Таблица 1.2. Технические характеристики вибрационных прессов ИВПМ и ИВПС

Характеристики	Тип вибропресса
	ИВПМ - 20	ИВПМ - 32	ИВПС - 20
Номинальное рабочее усилие, кН Интервал регулирования частот, Гц Предел регулирования амплитуд, мм Максимальное ускорение на рабочем органе, м/с2 Рабочий ход траверсы, м Мощность привода, кВт Давление в гидросистеме, МПа Подача насоса, дм3/с Размеры заготовки (максимальные), м	200 10-40 0,5-3 180 0,8 17 32 0,6 0,7×0,8	320 15-30 2-6 200 0,6 34 32 1,2 0,7×0,8×0,6	200 10-30 0,5-3 200 0,8 17 32 0,6 0,7×0,8×0,6

В данном оборудовании режим вибрирования характеризуется амплитудой колебаний, которая определяется по формуле [ ]:

, (1.6)

где – ускорение, см/с²;

– частота колебаний об/ мин.

Известно виброударное формование изделий из металлических порошков, которое отличается от традиционного формования тем, что на порошок в пресс-форме оказывается виброударное воздействие частотой 50 рад/с [ ]. Оборудование для такого формования имеет вид, приведенный на рис. 1.13.

В данном оборудовании в результате действия вибрации площадка вместе с расположенной на ней пресс-формой с порошком и системой прижима соударяется с упругими прокладками, в результате чего на порошок в пресс-форме подвергается импульсному нагружению со стороны пуансона. Меняя усилие прижима изменять фазы взаимодействия пресс-формы с порошком и пуансоном, добиваясь их встречного удара. Это, по мнению авторов [ ], обеспечивает наиболее эффективное уплотнение.

Рис. 1.13. Схема оборудования для виброударного формования изделий [ ]

1 – площадка; 2 – пуансон; 4 – пресс-форма; 5 – порошок; 6 – пружины; 7 – цилиндры для прижима; 8 – упругие прокладки

К недостаткам данного оборудования можно отнести то, что в результате ударов массивных элементов оборудования о прокладки на фундамент и дебалансы передаются значительные динамические нагрузки. Вследствие этого дебалансы быстро выходят из строя, а фундаменты разрушаются. Кроме того производительность процесса невелика, так как формование сложных изделий ведется в несколько этапов и часто с промежуточной кантовкой пресс-формы с изделием [ ]. Долговечность такого оборудования мала, а аналогичное оборудование нуждается в дальнейшем совершенствовании и доработке.

Известна также конструкция вибрационного пресса, который применяется для вибрационного деформирования материалов, в котором на заготовку одновременно осуществляется комплексное действие статической нагрузки и создающей вибрационную нагрузку виброприставки – гидравлического вибратора [ ]. Схема такого вибропрессового оборудования приведена на рис. 1.14.

Суммарное усилие прессования при статико-вибрационном способе нагружения описывается следующим выражением [ ]:

Рис. 1.14. Схема оборудования для статико-вибрационной осадки заготовок [ ]

, (1.7)

где − амплитуда возмущающей силы;

− угловая частота вынужденных колебаний;

− статическое усилие прессования.

Данное технологическое оборудование является чрезвычайно громоздким и металлоемким. Оно не получило широкого внедрения в производство изделий из металлических порошков из-за сложности конструкции и самой гидравлической системы, невозможности регулирования основных рабочих параметров процесса прессования, а использовалось главным образом для осуществления статико-вибрационной осадки металлических слитков.

Известна конструкция вибрационного пресса с электромеханическими вибраторами для формования изделий из металлических порошков представлена на рис. 1.15 [ ].

Рис. 1.15. Общий вид виброустановки для формования изделий из металлических порошков [ ]

1 – винт; 2 – направляющие; 3 – пружины; , и – подвижные опоры пружин; 5 – пресс-форма; 6 – основание; 7 – вибратор

В этом оборудовании на порошок в пресс-форме также оказывается одновременно и вибрационное воздействие верхним и нижним пуансонами. Кроме того через верхний пуансон посредством винта 1 оказывается одновременное статическое давление.

Данная вибрационная установка обеспечивает вибрационное формование

изделий из металлических порошков круговыми колебаниями, что не обеспечивает удаление воздуха из пор порошковой смеси и равноплотности изделия по всему объему. Кроме того, вращение диска 1 вручную не позволяет осуществлять постоянное и обоснованное пригружение поверхности порошка в пресс-форме в зависимости от физико-механических характеристик порошка, его гранулометрического состава и формы частиц, что также отрицательно сказывается на процессе формования. После формования на такой виброустановке требуется проводить дополнительное прессование изделия для получения требуемой плотности и прочности прессовки.

Проведенный анализ существующих конструктивных исполнений гидравлического, механического и вибрационного оборудования позволяет сделать вывод о том, что все эти машины достаточно металлоемкие и энергоемкие, а современное производство нуждается в создании надежного вибропрессового оборудования с малой энергоемкостью, которое обеспечивает высокие показатели производительности и качества формуемых изделий. Достижение этих показателей обеспечивается за счет использования новых конструкторских решений, которые позволяют создавать новые эффекты в прессуемом порошковом материале при его формовании.