Гранулирование

Уплотнение порошков при непрерывном прессовании

В процессе непрерывного прессования порошков их плот­ность изменяется от насыпной рн до плотности плитки (ленты) рл. Общий метод решения задачи уплотнения порошков заклю­чается в последовательном проведении аналогии с результата­ми, полученными в теории упругости для соотношения между напряжениями и деформациями при соответствующих напря­женных состояниях.

В многочисленных отечественных работах по теории непре­рывного уплотнения порошков показано, что прокатка порошка в полосу отличается от прокатки компактного материала и в то же время имеет с ней много общего.

Отмечается (23], что плотность ленты и ее толщина в про­цессе непрерывного уплотнения формируются в результате взаимодействия всех геометрических параметров валковых прессов и физико-механических свойств порошка, связанных между собой сложными зависимостями. В настоящее время трудно вывести уравнение, отражающее все многообразие влияния параметров. Основным параметром, влияющим на тол­щину и плотность ленты, является давление прессования. Ис­следованию эпюр распределения давления по зонам вальцево­го уплотнителя посвящен ряд экспериментальных и теоретичес­ких работ [23, 64]. Например, предложен [64] аналитический метод построения эпюр давлений для различных зон валково­го пресса. Для краткости приводится анализ полученной зави­симости для зоны отставания.

На рис. 3.1 угол прокатки ар определяет положение начала зоны деформации и толщину на­чального сечения hp (tx— каса­тельное напряжение). Угол упру­гого сжатия валков ас определя­ет сечение выхода ленты из вал­ков, а„ — угол прессования Вы­делив в зоне отставания беско­нечно малый элемент abdc (рис. 3.1) и рассмотрев условия

Рис. 3.1. Распределение давлення по зо - j
нам валкового пресса

равновесия этого элемента, автор [47] получил уравнение для расчета давления в зоне отставания:

Р --------- *£---- ГА---------- h----- 1--- —fc (*р Увн/Ф1> (3.1)

^в(ар—У) L2/Bh /вн+Ф 2/ен (/вн + Ф) / J

где kc — максимальная величина сопротивления деформации порошка; /вн — коэффициент внешнего трения.

Использование уравнения (3.1) в настоящее время не пред­ставляется возможным, так как в литературе отсутствуют све­дения о величине сопротивления деформации порошка. В то же время известно, что плотность ленты связана с максималь­ным давлением прессования. Поэтому в работе [64] получено уравнение для расчета давления в зоне отставания, выражен­ного через максимальное давление Ртах:

Рх=Ртах l(hn----- /вн-КвТ)/(Лл-Ь/вн+Гвн^вЦ)] X

X [(/ь,+/в„Ява*)/(йл - f»KRBax)], (3.2)

где «х — текущее значение угла прокатки, рад.

При расчете давлений по уравнению (3.2) необходимо экс­периментальное определение максимального давления прессо­вания, что требует проведения большой экспериментальной работы.

Другие авторы [23] при выводе уравнения для аналитиче­ского решения напряженного состояния шихты в зоне отстава­ния исходили из предпосылки, что для сжимаемых порошковых сред относительное изменение объема определяется средним нормальным напряжением Oc'-ev=f(oc). Вид функции f(oc) для каждого материала зависит от физико-механических свойств порошка и других параметров, но не зависит от того, при ка­ких условиях — простом или сложном (одно - или двух-трехос - ном) напряженных состояниях — величина ос достигает данного значения. С учетом того, что связь между относительным изме­нением объема e-v и степенью уплотнения z определяется соотно­шением ev = —1/2, автор [23] получил уравнение для расчета плотности порошкообразных материалов в процессе их уплот­нения:

Рл=Р„/[1-/(<Тс)] (3.3)

(где рн — насыпная плотность).

Функциональная зависимость /(ос) наиболее просто опре­деляется при уплотнении порошков в закрытой матрице. При одностороннем прессовании в матрице среднее нормальное на­пряжение

Ос — О+йЮ^у. д/З

(где £ — коэффициент бокового давления; Руд — давление уплот­нения).

Таким образом, зависимость f(oc) можно найти, определяя для каждого значения давления прессования величину | и ev-