Анизотропия усадки, зональное обособление

В реальном порошковом теле всегда есть поры разных размеров (с более или менее широким нормальным распределением), которые могут быть причиной достаточно часто встречающейся усадки, неравномерно распределенной по объему тела. Его локальные объемы с мелкими порами и/или с большей пористостью уплотняются сильнее, чем соседние объемы с более крупными порами и/или меньшей пористостью. М.Ю. Бальшин назвал это явление "зональным обособлением" усадки. Объем порошковой заготовки как бы разбивается на зоны, в каждой из которых частицы стягиваются к ее геометрическому центру. Это приводит к сближению частиц и уменьшению пористости внутри зоны и одновременно к удалению групп друг от друга и увеличении так называемой межгрупповой пористости.

Зональное обособление тормозит усадку спекаемого тела, задерживает увеличение контактного сечения.

Рост межгрупповой пористости может привести к повышению газопроницаемости спеченных изделий по сравнению с неспеченными формовками. Следует заметить, что такое увеличение газопроницаемости может объясняться еще и выглаживанием поверхности поровых каналов.

Помимо зонального обособления, носящего достаточно случайный характер, при спекании порошковых формовок может наблюдаться еще и регулярная анизотропия усадки.

Один из самых простых случаев ее проявления – повышенная усадка в сечении заготовки, наиболее удаленном от прессующего пуансона при одностороннем прессовании, и в среднем сечении заготовки при двустороннем прессовании.

Соответственно свободно насыпанные порошки и заготовки, полученные, например, изостатическим прессованием, имеют почти равную усадку по всем направлениям в отсутствие внешних сил. (Такими силами для тела, нагретого до температуры спекания, могут быть гравитационные силы или специально прикладываемая нагрузка.)

Важной причиной анизотропии усадки является анизотропия капиллярных сил, вызванная изменением формы частиц и пор при сжатии, а также разными условиями формирования контактов по разным направлениям в порошковой формовке.

При значительной общей объемной усадке соотношение линейных усадок при спекании заготовок, полученных одно- и двусторонним прессованием, будет определяться:

1. Анизотропией капиллярных сил вблизи одиночной поры, вызванной изменением ее формы;

2. Анизотропией капиллярных сил в объеме спрессованного изделия, обусловленной разным числом контактов на единицу площади сечения в направлении приложения нагрузки и перпендикулярно ему.

Образование изолированных газонаполненных пор в пластичных порошковых материалах при высоких давлениях прессования может оказать значительное влияние на изменение линейных размеров спекаемого тела.

Давление газа в замкнутых сплющенных порах уменьшает усадку в направлении приложения нагрузки, так как неравноосные поры (например, эллиптического сечения) будут расширяться под действием газа преимущественно в направлении малой оси эллипса. В некоторых случаях это может приводить даже к увеличению размеров в этом направлении, сопровождающемуся усадкой перпендикулярно ему.

Дата добавления: 2015-12-08