Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим результаты исследований распределения внутренних остаточных напряжений в прессованных изделиях из алюминиевого порошка ПА-2 и порошка магния. Максимальное давление прессования составляло 400 МПа для алюминиевого порошка и 200 МПа для магниевого порошка.
Остаточные напряжения определялись методом Закса [4]. Для этого проводилось послойное рассверливание сплошных цилиндрических образцов с последующим измерением относительных продольных и поперечных деформаций. По измеренным деформацям вычислялись напряжения. На рис. 8.5, а приведены эпюры нормальных остаточных напряжений в образцах, спрессованных из алюминиевого порошка ПА-2 при давлении 400 МПа без последующей выдержки под постоянным давлением. Из анализа приведенных эпюр остаточных напряжений видно, что в центральных сечениях изделий реализуются
¦284 растягивающие осевые az, ра-
а
диальные аг и тангенциальные о, М~
(окружные) а0 напряжения.
При этом наибольшие значе- 4
ния имеют осевые напряжения; остаточные напряжения в наружных слоях не превышают соответствующих на-
пряжений в центральной час- О
ти прессовки.
Уровень растягивающих остаточных напряжений составил относительно малую величину - единицы мегапа-
б
скалей; для брикетов из алю- О
миниевого порошка максимальная величина растягива-
ющих осевых напряжений составила около 6 МПа. Однако Рис- 8-5- Эпюры нормальных остаточ-и предел прочности на растя- ных напряжений в прессовках из алюми-жение изделий из порошка ниевого порошка ПА-2 (а) и порошка алюминия ПА-2, полученный магния (б) при давлении прессования
400 МПа, тоже исчисляется единицами мегапаскалей и для указанного случая составляет порядка 7 МПа.
Подобные закономерности проявляются и в образцах, спрессованных из порошка магния при давлении 200 МПа (рис. 8.5, 6) Наибольшее значение остаточных растягивающих напряжений и предел прочности на растяжение соответственно составляют: 0, 65 МПа и 0,8 + 1,0 МПа для брикетов с плотностью 1450 кг/м3 (давление прессования 100 МПа); 1, 4 МПа и 2 МПа для брикетов с плотностью 1610 кг/м3 (давление прессования 200 МПа).
Таким образом, в случае прессования порошкообразных материалов без выдержки под постоянным давлением максимальные растягивающие остаточные напряжения сопоставимы с пределом прочности материала изделий. Это подтверждает то положение, что наличие в сечениях изделий растягивающих остаточных напряжений является причиной возникновения макротрещин, которые носят расслойный или кольцевой характер распределения в объеме извлеченного из матрицы изделия.
В ряде случаев снизить уровень остаточных напряжений удается подбором технологических режимов прессования. На рис. 8.6 представлены эпюры распределения внутренних остаточных напряжений в образцах, спрессованных из алюминиевого порошка ПА-2 при давле-
¦285 а, МПа
Рис. 8.6. Эпюры внутренних остаточных напряжений в прессовках из алюминиевого порошка ПА-2 с выдержкой под давлением
нии 400 МПа с выдержкой под постоянным давлением в течение 30 с после окончания активного процесса прессования. Из данных рис. 8.6 видно, что выдержка изделий при постоянном давлении приводит не только к снижению уровня всех составляющих напряжений, но и существенно меняет их распределения по поперечному сечению. В результате выдержки под постоянным давлением в течение 30 с максимальная величина наиболее опасных растягивающих осевых напряжений снижается с 6,5 до 1,5 МПа.
На рис. 8.7 представлены экспериментальные зависимости изменения максимального осевого остаточного напряжения а™ах от времени выдержки под постоянным давлением в прессовках из алюминиевого и магниевого порошков. Эксперименты показали, что, начиная с некоторого значения времени выдержки tB под постоянным давлением прессования, дальнейшее увеличение продолжительности выдержки под давлением не приводит к существенным изменениям уровня значений остаточного напряжения CJfax. Для объяснения этого явления было сопоставлено время выдержки, после которого остаточные напряжения практически не изменяются, с реологическим параметром материала изделия - временем релаксации. (Сведения о явлениях релаксации напряжений при прессовании порошкооб-' разных материалов в более расширенном представлении изложены в [4].) Следует напомнить, что под временем релаксации понимают время, в течение которого напряжение в теле при заданной де-
о^-МПа
Рис. 8.7. Зависимость максимального остаточного нормального напряжения от времени выдержки под постоянным давлением в прессовке из алюминиевого порошка ПА-2 (!) и магниевого порошка (2)
¦286 формации уменьшается в е раз (здесь е — основание натурального логарифма).
Для брикетов из порошка алюминия ПА-2, полученных при давлении прессования 400 МПа, время релаксации t = 20 22 с. Как видно, время релаксации этого материала близко к значению времени выдержки = 30 с (см. рис. 8.7), после которого не происходит заметного уменьшения остаточных напряжений. В процессе выдержки под постоянным давлением происходит уменьшение абсолютных остаточных напряжений, а также изменение характера их распределения и знаков. Поэтому выдержка изделий под постоянным давлением в течение времени, соизмеримого с временем релаксации, приводит к снижению уровня опасных растягивающих остаточных напряжений, и дальнейшее увеличение времени выдержки не дает существенного эффекта.
