Дослідження процесу формування виробів шляхом об’ємного стискання
Автор: Дуда Віталій Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Порошки мають фізичні, хімічні та технологічні властивості, які регламентуються стандартами та технічними умовами. Основні властивості порошків включають насипну масу, плинність, здатність до пресування та формування. Насипна маса визначається як маса одиниці об’єму вільно насипаного порошку. Чим більші розміри частинок і точніша їх форма, тим більшою буде насипна маса порошку. Залежно від методу виготовлення порошку, насипна маса порошку одного й того ж матеріалу може змінюватись. Плинність визначається як швидкість проходження порошку через отвір певного діаметра. Ця властивість впливає на рівномірність заповнення прес-форми і швидкість ущільнення під час пресування. Чим менший розмір частинок, тим гірша плинність порошку. Здатність до пресування — це здатність ущільнюватися та набувати форми під дією зовнішніх сил. Здатність до формування — це здатність виробу зберігати форму після ущільнення навіть за мінімального тиску. Пресування характеризується здатністю порошку ущільнюватися під дією зовнішнього навантаження та міцністю зчеплення частинок після пресування. Воно залежить від пластичності частинок матеріалу, їх розмірів та форми, а також підвищується при додаванні поверхнево-активних речовин. Під час формування визначаються основні форма та розміри виробів. Щоб створити компактне тіло з порошку, потрібні значні витрати енергії. Ця енергія витрачається на ущільнення заготовок через переміщення і деформацію частинок, подолання сил тертя між частинками та стінками порожнини. Чим більша контактна поверхня частинок порошку, тим міцніше їхнє зчеплення. Площа контакту збільшується з підвищенням тиску на поверхні. Для порошкового матеріалу основними характеристиками процесу ущільнення є зміна пористості структури та міцності за рахунок зміни типу контактів між частинками. Типи цих зв’язків відіграють ключову роль у процесі ущільнення. Тому, для аналізу механічних характеристик порошкового тіла необхідно розглянути механізм взаємодії між частинками. Об’єкт дослідження: обладнання виготовлення порошкових виробів шляхом об’ємного стискання порошку з застосуванням екструзії. Предмет дослідження: конструктивні параметри формоутворюючих елементів порошкового пресового обладнання. Мета дослідження: вивчення впливу геометричних, конструктивних та технологічних параметрів елементів шнекового екструдера на ефективність та продуктивність процесу створення порошкових виробів шляхом пресування. Дослідження міцнісних характеристик елементів шнекового преса з метою оптимізації геометричних та конструктивних параметрів обладнання. В першому розділі роботи наведено огляд методів пресування порошкових матеріалів. Проаналізовано види взаємодії часток порошків при формуванні виробів шляхом пресування. Висвітлено фізичні процеси, що відбуваються з порошковим матеріалом послідовно на всіх етапах пресування. Обґрунтовано, що серед розглянутих методів формування порошкових виробів, найактуальнішим і найекономічнішим є метод безперервного гарячого пресування – екструзія. В другому розділі роботи проведено аналіз конструкції преса і принципу його дії, визначено переваги та недоліки гарячого екструзійного пресування. Також проведено технологічний розрахунок, а саме розрахунок продуктивності та потужності преса. Крім технологічного розрахунку, проведено також кінематичний розрахунок приводу, в якому визначено тип двигуна та редуктора. Акцентовано на особливостях гарячого екструзійного формування тирсових брикетів. Розраховані конструктивні вузли шнекового преса. Проведено міцнісний розрахунок шнекового валу. Конструювання елементів шнекового преса. Проведений в роботі аналіз напружено-деформованого стану шнекового валу надав можливість оптимізувати його конструктивні параметри. Отримані в роботі проектні рішення та відповідні досліджень вказують на їх та доцільність використання на практиці. Ключові слова: порошок, пресування, формування, шнековий прес, екструзія, брикет, обладнання, розрахунок, конструювання, дослідження, оптимізація, комп’ютерний інжиніринг.