Спосіб гідростатичної обробки матеріалів

Спосіб гідростатичної обробки матеріалів, що включає розміщення заготовки в гідростаті, залив 3 52124 4 Відомо [5], що під тиском модуль пружності шуватися, що відповідно буде погіршувати якість твердих тіл (ЕТ) на кілька порядків вище, ніж відвиготовлених виробів. повідний модуль об'ємного стиску рідин (ЕL). Тобто Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відодля рішення ряду прикладних завдань тверді тіла мими ознаками забезпечують виявлення нових в порівнянні з рідинами можна вважати нестислитехнічних властивостей - розроблено спосіб превими. сування в гідростатичних установках з викорисТак, модуль пружності часточок порошку Аl2О3 танням нового складу робочої рідини, який забез(корунд) відповідає ЕТ ~ 600 ГПа у той час як води печує зменшення втрат енергії стискування, та ЕL ~ 1 ГПа. збільшує «робочий» об'єм камери високого тиску Тому використання в гідропресуванні пропо(КВТ). нованої робочої рідини, яка містить рідку та тверду Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак фазу, дозволять зменшити втрату енергії стискувідповідність критерію "новизна" та приводить до вання та знизити енерговитрати за рахунок того, нових технічних результатів. що рідина при високому тиску здатна накопичуваДля експериментальної перевірки використоти енергію на кілька порядків більше, ніж тверді вуємо гідравлічний прес зусиллям 4 МН, камери порошкові матеріали. Тобто, чим більше концентвисокого тиску (КВТ) -1,5 ГПа з габаритами: D = рація твердої фази в суспензії , тим менше енергії 5,5 см, L = 24 см. Максимально можливий тиск буде затрачено при тиску. рідини в контейнері при повному зусиллі преса При створенні суспензій (визначення відсотко1,6ГПа, «робочий об'єм» КВТ - 500 см3. вого змісту твердої фази в рідині) необхідне збеДля цього об'єму КВТ були приготовленні 3 реження їх текучості, тобто, мінімального тертя види суспензії: між частинками. Ступінь концентрації суспензій Перший вид: об'єм гліцерину V1 = 450 см3 характеризується рухом частинок в рідкій фазі. (удільна вага гліцерину ( Г)= 1.262 г/см3), з початМаксимально концентрованими вважаються суковим динамічним коефіцієнтом в'язкості спензії (або пасти) з вмістом в рідині твердої фази =1,48Па∙с змішують з 200 грамами мікропорошку приблизно 62 % залежно від форми частинок. При Аl2О3 фракції 10 мкм (удільна вага Аl2О3 використанні концентрованих суспензій в процесах ( Г)=4г/см3), об'ємом по питомій вазі (V = 50 см3), гідростатичної обробки необхідно враховувати, що об'ємна концентрація твердої фази в рідкій пригорідини стискаються [4]: тованій суспензії - 1/9; - тиск Р = 0.5 ГПа, зміна об'єму (ΔV) - 8÷10 %; Другій вид: об'єм гліцерину V2 = 400 см3 - мік- тиск Р = 1 Гпа, зміна об'єму (ΔV) - 16÷18 %; ропорошка Аl2О3 - 400 грамів (V= 100 см3), концен- тиск Р = 1.5 ГПа, зміна об'єму (ΔV) - 20÷22 %. трація суспензії - 1/4; 3 У зв'язку з тим, що вміст рідини у твердій фазі Третій вид: об'єм гліцерину V3 = 350 см - мікв середньому складає 62 % тому 100 % - 62 % = ропорошка Аl2О3 - 600 грамів (V= 150 см3), концен38 %. При тиску 0,5 ГПа рідина стискається до 10 трація суспензії - 3/7. %. Отже, для зберігання умови текучості при робоКожну суспензію ретельно перемішували і по ті під тиском 0,5 ГПа, необхідно первісну концентчерзі заливали в КВТ для проведення вимірів стурацію рідини зробити не менше ніж пеня їх стиснення. Загальний об'єм кожної суспен38%+10%=48%. При тиску 1 ГПа - не менше ніж зії складав 500 см3, висота заповнення Н1 =21 см. 38%+18%=56%. При тиску 1,5 ГПа - не менше ніж Стиснення виготовлених суспензій і «чистого» 38%+22 %=60%. гліцерину в КВТ проводили під тиском 300, 500 і З урахуванням вище приведених даних можна 700 МПа, з фіксацією зміни об'ємів ΔVC - суспензій рекомендувати: при гідростатичній обробці тиском ΔVГ - гліцерину. По різниці змін об'ємів ΔVГ - ΔVC до 0.5 ГПа, вміст рідкої фази в суспензії повинен розраховували кількість питомої енергії, заощабути не меншим 48 %; при роботі з тиском до = дженої на використанні суспензій з різною концен1ГПа, вміст рідкої фази повинен бути не меншим трацією мікропорошку Аl2О3, на відміну від «чисто56%; і при роботі з тиском до = 1.5 ГПа, вміст рідго» гліцерину, при однаковому тиску кої фази повинен бути не меншим 60 %. навантаження. Дані по стисненню і результати При меншому складі рідкої фази в суспензії розрахунків заносили в таблицю. текучість при гідростатичної обробки буде пору 5 52124 6 Таблиця 1 Зміна об'ємів суспензій різних по концентрації в них мікро порошку Аl2О3 і чистого гліцерину при різному тиску і різниця у витраченій питомій енергії на їх стиснення. Гидро стат. тиск Р (МПа) Зміна об'єму чистого гліцерину ΔVГ (см3) 0 300 500 700 0 31 45 57 Різниця в зміні Різниця в питомійенерПитома енергія об'єму чистого Зміна об'єму гії стиснення чистого стиснення сугліцерину і сусуспензій ΔVC Питома енергія гліцерину і суспензій спензій спензій (см3) стиснення чис- U~ 104 ( Дж м3 ) (ΔVГU ~ ~ 104 ( Дж м3 ) A N 3 того гліцерину N ΔVC)=ΔV(см ) 4 ( Дж м3 ) Об'ємна конценU ~ 10 A Об'ємна конОб'ємна конце- Об'ємна концентрація трація центрація (%) нтрація (%) (%) (%) 10 20 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30 0 0 0 0 0 0 28 25 22 7.75 7 6,2 5,4 3 6 9 0.75 1.55 2.35 41 36 32 17.4 15.7 13,9 12.8 4 9 13 1.7 3.5 4.6 51 46 40 28.7 25.8 23 20.1 6 11 17 2.9 5.7 8.6 Як видно з експериментальних даних (табл. 1), при стисненні суспензій зміна об'єму при однаковому тиску буде меншою, ніж при стисненні «чистих» рідин, а, отже, і загальні енерговитрати установок так само зменшаться. Зміна об'єму суспензії під тиском відповідає зміні об'єму рідкої фази, що міститься в ній, тобто у суспензіях стискається тільки рідина і чим менше (в % відношенні) рідини в суспензії, тим меншими будуть енерговитрати в процесах гідростатичної обробки. Із збільшенням габаритів КВТ запропонований спосіб може значно впливати на економію енерговитрат. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок про те, що запропоноване технічне рішення є промислово придатним, бо може використовуватися у промисловості. Комп’ютерна верстка В. Мацело Джерела інформації 1. Процессы изостатического прессования. Под ред. П.Дж. Джеймса. - М.: Металлургия, 1990. - 192 с. 2. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин, В.З. Спусканюк. Теория и практика гидроэкструзии. Киев «Наукова думка». 2007. - 248 с. 3. Механические свойства металлов под высоким давлением. Под ред. X.Л. Пью. - Вып. 2 -М.: Мир, 1973. - 374 с. 4. Исследования в области высоких давлений. Под ред. Золотых Е.В. - М.: Издательство стандартов, 1987. - 304 с. 5. Бриджмен П.В. Новейшие работы в области физики высоких давлений. - М.: ИЛ, 1948. - 300 с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601