高トン数の油圧は、緩い鋼鉄粒子を機械的に再配列、変形、および相互に結合させて固体の塊にするように強制することで、品質を保証します。正確で制御可能な静的圧力（60 kNなど）を適用することにより、プレスは内部摩擦を克服して空気ポケットを排除し、金属粒子と結合剤間のタイトな結合を促進します。これにより、輸送中およびその後の製錬プロセス中にそのまま保持される高い機械的強度を持つブリケットが得られます。
コアの要点：鋼鉄ブリケットの品質は、その密度と構造的完全性によって定義されます。高トン数プレスは、材料を絞るだけでなく、粒子再配列と塑性変形の明確な段階を経て材料を駆動することにより、これを達成し、内部空隙のない均一な固体にします。
高密度化のメカニズム
内部摩擦の克服
緩い鋼鉄チップは不規則な形状をしており、大きな摩擦と抵抗を生み出します。チップがお互いの滑り、初期の空隙を埋めるように強制するために、この粒子間摩擦を克服するには高トン数が必要です。この再配列は、密な固体への最初のステップです。
塑性変形
粒子が再配列されたら、単にそれらを押し付けるだけでは鋼鉄には不十分です。それらは物理的に形状を変更する必要があります。油圧プレスは、鋼鉄チップが互いに平坦化され、成形される塑性変形を引き起こすのに十分な力を加えます。これにより、高温がなくてもブリケットを保持する機械的インターロックが作成されます。
空気ポケットの排除
緩いチップ内に閉じ込められた空気は、崩壊につながる弱点を作成します。高圧環境は、これらの空気ポケットを強制的に排出します。気孔率を最小限に抑えることにより、プレスはブリケットが緩く詰められたクラスターではなく、均一な幾何学的固体として機能することを保証します。
圧力安定性の役割
「保持」フェーズ
品質はピーク圧力に達することだけではありません。それを維持することです。自動圧力保持機能は、材料の自然なリラックスまたはさらなる再配列の傾向を補償するために、一定の押出状態を維持します。これにより、金型ギャップが完全に満たされていることが保証されます。
積層と亀裂の防止
急速な圧力解放または変動は、圧縮空気が激しく膨張し、層の亀裂または「積層」を引き起こす可能性があります。安定した圧力保持により、内部ガスが徐々に排出されます。この制御されたプロセスにより、サンプル収量と構造的均一性が大幅に向上します。
ダイの相互作用と幾何学的精度
壁摩擦の低減
鋼鉄チップと金型壁の間の摩擦は、ブリケットの中心に必要な圧力を奪う可能性があります。耐摩耗性表面を備えた高品質の成形ダイは、この損失を最小限に抑えます。これにより、圧力が粉末塊の中心に均等に分布し、硬い殻の内側に柔らかいコアができるのを防ぎます。
一貫した密度分布
実験用成形ダイの剛性境界は、正確な幾何学的形状を保証します。一方向の圧力を加えながら材料を横方向に制約することにより、システムはブリケットの全容積にわたって一貫した密度を保証します。この均一性は、製錬中の予測可能な溶融挙動にとって重要です。
トレードオフの理解
過度の圧力のリスク
高圧は必要ですが、適切なダイ設計なしの過度の力は、密度勾配につながる可能性があります。ダイ壁での摩擦が印加圧力に比べて高すぎると、端が非常に高密度になる一方で、中心は多孔質のままになる可能性があります。
弾性スプリングバック
鋼鉄は弾性があります。圧力が解放されると、元の形状に戻ろうとします。結合強度（結合剤と機械的インターロックによって作成された）がこの弾性エネルギーよりも弱い場合、ブリケットは膨張して亀裂が入ります。そのため、高トン数によって達成される塑性変形段階は譲れません。形状を永久に変更して、スプリングバックを最小限に抑えます。
目標に合わせた選択
コールドプレス成形プロセスを最適化するには、機器の設定を特定の目標に合わせて調整してください。
- 輸送用の耐久性が主な焦点の場合：塑性変形を優先してください。チップを物理的に変形させるのに十分なトン数があることを確認し、機械的インターロックとグリーン強度を最大化してください。
- 製錬効率が主な焦点の場合：均一な密度を優先してください。圧力保持サイクルを使用してガスを排出し、ブリケットの中心が表面と同じくらい高密度であることを確認してください。
- 欠陥削減が主な焦点の場合：圧力安定性を優先してください。急速な減圧を避けて積層亀裂を防ぎ、ダイ壁の摩擦が少ないことを確認して密度勾配を回避してください。
コールドプレスにおける真の品質は、鋼鉄を変形させるために必要な純粋な力と、安定した均一な構造を生成するために必要な制御とのバランスから生まれます。
概要表：
| 特徴 | ブリケット品質への影響 | 主要メカニズム |
|---|---|---|
| 高トン数力 | 高い機械的強度 | 塑性変形と機械的インターロックを駆動 |
| 圧力保持 | 空隙/亀裂の排除 | 材料の緩和を補償し、ガス排出を可能にする |
| 摩擦制御 | 均一な密度 | 耐摩耗性ダイは壁摩擦を低減し、コアを固体にする |
| 制御された解放 | 積層の防止 | 段階的な減圧により、内部空気の膨張を回避 |
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参考文献
- Vitaly KULIKOV, Pavel Kovalev. Manufacture of briquettes from ball bearing steel pulverized metal waste without prior cleaning by cold pressing. DOI: 10.36547/ams.31.3.2228
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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