ний вибір конструкції оснастки здійснюється на етапі вибору методу формування. При проектуванні ТОС для КМ і порошкових матеріалів враховують програму випуску виробів, ступінь складності виробу, допуску та фізичний механізм ущільнення. Знаючи геометричні та силові параметри процесу та зважаючи на необхідність отримання заданих властивостей КМ, проводять вибір раціональної конструкції ТОС. При цьому керуються правилом: формование КМ повинне проводиться в конструкції ТОС максимально зменшує число і трудомісткість подальших операцій, пов'язаних з отриманням форми і розмірів деталі.
Для екструзії композиційних сумішей, виходячи з профілю вироби, проектують геометрію отвори матриці.
. 5.2 Розрахунок геометрії та міцності елементів формотворною ТОС
Розрахунок геометричних розмірів оснастки для гарячої екструзії композиційної суміші: порошок фторопласта - дискретні волокна з кераміки.
У розрахунку геометричних параметрів ТОС спочатку необхідно визначити усадку напівфабрикату при спіканні. Композиційна суміш при спіканні створює гетерофазна структуру. Використовуючи концентраційні співвідношення матриці і арматури, визначимо тип структури КМ армованого хаотично-орієнтованими волокнами. Дані для розрахунку є: вагова частка волокон (0,06); вагова частка матриці, пористість, діаметр і довжина волокна. Дані показують, що волокна не роблять впливу на кінетику спікання, тому їх розмір незначний. Матриця являє собою однокомпонентну систему, отже, при спіканні відбуватиметься усадка.
На величину усадки впливає спосіб нагріву. Припускаємо, що розміри після вибраної теплової операції не відрізнятимуться істотно від розмірів напівфабрикату після екструзії.
Для розрахунків геометричних розмірів циліндра вихідними є: внутрішній діаметр Dвн=тисячі дев'яносто чотири мм, температура процесу Т=462 ° С. Визначимо зовнішній діаметр циліндра DНР.
Для випадку несоставнимі циліндра співвідношення зовнішнього та внутрішнього діаметрів визначається співвідношенням:
де [а] - тимчасовий опір матеріалу матриці; Рб - бічний тиск, яке дорівнює 0,3 · Рштока=330 МПа.
Для пошуку необхідної марки сталі для виготовлення циліндра екструдера скористаємося програмою ПЕОМ. СТАЛЬ [НГТУ].
В результаті попередніх обчислень отримані дані: необхідна марка сталі з міцністю [а]=2706,51 МПа, необхідна товщина стінки екструдера Нст=82 мм, а зовнішній діаметр циліндра дорівнює DНВ=1259 мм.
Розраховуємо геометричні розміри циліндра екструдера. Залишилася невизначеною величина повної висоти циліндра (Lп). Вона складається з довжини ходу штовхача (LТ) і висоти заходу плунжера (НД). Остання, зазвичай, дорівнює 1/3 висоти матриці екструдера. Призначаємо НД=66 мм. Повна довжина ходу штовхача в свою чергу складається з довжини ходу штовхача в режимі видавлювання Lв.ек. і довжини ходу штовхача при ущільненні Lу. Перша розраховується за формулою:
Друга обчислюється виходячи з визначення обсягу Vц, займають не сформувати порошком. Цей обсяг дорівнює добутку коефіцієнта ущільнення Кz на обсяг сформованного вироби і обчислюється за формулою:
Довжина ходу штовхача екструдера при ущільненні суміші розраховується за формулою:
З законів теплопередачі випливає, що найбільш ефективним буде той випадок нагріву циліндра від окружної стінки, коли ставлення його діаметра до висоти більше одиниці.
Розраховуємо число порцій порошку під видавлювання, що знаходяться в зоні нагріву, за формулою:
Темп штовхача НЕ обчислюємо. Проводимо обчислення повної довжини штовхача. Підставляючи чисельні вираження, отримуємо:
Розраховуємо геометричні розміри матриці (мундштука) екструдера. Вихідними даними для розрахунку є: діаметр вихідного отвору dl=50 мм; внутрішній діаметр циліндра Dвн=1094 мм; зовнішній діаметр циліндра DНР=1259 мм; кут вхідний твірною конуса мундштука? =68 °; висота конуса матриці Нм=200 мм. Повна висота матриці складається з висоти конуса матриці Нм, подвоєною висоти вихідного конуса Нк і величини заходная частини НЗ. Останню призначають рівною величині товщини стінки циліндра НІ, якщо він не складовою, або приймають рівною товщині стінки першого внутрішнього циліндра, якщо спроектована конструкція з натягом. При гарячому формовании величиною пружної післядії можна знехтувати. Таким чином, при Lк? 0 величина Нк призначається рівною 2,5 мм. Визначаємо НП за формулою:
Проводимо розрахунок геометрії стрижня.
Робоча довжина стрижня складається з матричної частини НП, довжини стрижня в зоні нагріву L...
