Основні визначення

Як було зазначено вище, при ущільненні порошкових матеріалів до значення щільності, відповідній щільності утруски, починається стадія ущільнення за рахунок пластичної деформації або крихкого руйнування частинок порошку. При цьому в точках контакту між частинками спочатку спостерігається пружна, а потім і пластична деформації, що призводить до збільшення площі контакту між частинками і виникненню контактної поверхні.

Рисунок 20 – С хема розташування одинарного шару при пресуванні порошків

Для з'ясування терміну "контактна поверхня" розглянемо рисунок 20. Якщо провести площину I-I, перпендикулярну до напряму дії зусилля, то частинки, що потрапили в цей перетин, є "одинарним" шаром, який контактує з наступним шаром в окремих невеликих ділянках, розташованих під різними кутами по відношенню до площини перетину. Щоб знайти площу контактної поверхні, через яку зусилля від однієї частинки передається до іншої, необхідно площі всіх контактних ділянок "одинарного" шару спроектувати на площину I-I. Проекція контактної поверхні частинок одинарного шару на площину, перпендикулярну до напряму прикладання тиску, називається контактним перетином S_к.п., який може бути визначений за формулою:

(2.1)

Пластична деформація або крихке руйнування в контактному перетині починається тоді, коли напруга в ньому стане більше критичної . Якби матеріал в процесі деформації не зміцнювався, то площа контактного перетину змінювалася б прямо пропорційно зовнішньому тиску відповідно до залежності (2.1). У зв'язку з тим, що звичайно в процесі деформації матеріал зміцнюється, збільшується його твердість по Мейеру, а відповідно і . Це приводить до того, що площа контактного перетину росте прямо пропорційно ступеню, відмінному від одиниці.

Встановлення залежності щільності порошкового тіла, яке ущільнюється, від тиску пресування є важливою задачею як при розробці теорій пресування, так і при вирішенні практичних задач. Знаючи ці залежності, легко розрахувати тиск, необхідний для отримання пресовки заданої щільності, а за оптимальним тиском можна розрахувати прес-форму для пресування конкретної деталі і вибрати відповідний прес.

Тепер розроблено декілька теорій пресування і запропоновано достатньо велику кількість рівнянь, що описують процес пресування тих або інших матеріалів. Більшість з них одержана емпіричним шляхом, тобто математичною обробкою експериментальних даних, тому вони з достатнім ступенем точності описують процес пресування лише тих порошків і за тих умов пресування, для яких вони були одержані.

Теоретичних рівнянь, виведених на основі яких-небудь фізичних явищ і передумов, значно менше. У зв'язку з тим, що фізичні явища, які впливають на процес пресування, складні і різноманітні, область застосування теоретично виведених рівнянь залежатиме від того, наскільки прийняті початкові передумови відображають фізику та механіку процесів пресування.

Однією з теорій пресування, заснованої на дискретно-контактних уявленнях про формування порошків, є теорія Г.М.Ждановича, в якій він при виведенні рівнянь пропонує деформаційний механізм ущільнення порошкових тіл. Далі розглянемо сутність цього механізму.