Пуансон пресс-формы для горячего прессования

) (11) ЕНИ материало кцио школ ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ПУАНСОН ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пуансонам пресс- форм для горячего прессования изделий из порошка. Цель изобретения - увеличение габаритов спрессованных изделий 5 В 22 Р 3/14, В 30 и повышение их качества. Пуансон выполнен в виде корпуса (стакана, состоящего из цилиндрической части 1 с дном 2) и центрального стержня 3, зазор между которыми заполнен электроизолирующим материалом 4. Пуансон снабжен также токоподводом 5, контактирующим с цилиндрической частью стакана, и токоподводом 6, контактирующим с поверхностью центрального стержня. Токоподводы 5 и 6 соединены с одним или несколькими трансформаторами тока. В результате прохождения тока дно 2 стакана разогревается и нагревает прессуемый материал, после чего осуществляется прессование изделия. При использовании предлагаемого пуансона получены изделия диаметром 280 мм, характеризующиеся высоким качеством материала, Следовательно, применение пуансона позволяет увеличить габариты изделий и повысить их качество. 2 3, и, ф-лы, 3 ил.7Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пресс-формам для горячего прессования изделий из порошка,Целью изобретения является увеличение габаритов спрессованных изделий и повышение их.качества,На.фиг.1 показана схема пуансона в виде стакана с центральным стержнем; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1 (пуансон, у которого цилиндрическая часть стакана состоит из трех изолированных участков); на фиг,З - то же, с дополнительными стержнями.Пуансон (фиг,1) содержит корпус в виде стакана, состоящего из цилиндрической части 1 с дном 2, В центральной части корпуса расположен центральный стержень 3, Корпус и центральный стержень 3 выполнены из электропроводящего материала (графита) с зазором, который заполнен электроизоля цион н ым материалом 4. Цилиндрическая часть стакана со стороны, противоположной дну 2, имеет контактную поверхность, выполненную либо конической, либо в виде плоского торца, которая контактирует с поверхностью токоподвода . 5, выполненного охлэждаемым, например из меди. Детали токоподвода 5, контактирующие с контактной поверхностью стакана,подпружинены (не показано) и соединены с токоподводящими проводами либо шинами (не показаны).Центральный стержень 3 имеет коническую либо плоскую контактную поверхность, контактирующую с соответствующей поверхностью токоподвода 6, изолированного от токоподвода 5 и цилиндрической части 1 стакана. Токоподвод 6 выполнен преимущественно медным, охлаждаемым и соединен с токоподводящими проводами либо шинами.Подводящие шины токоподводов 5 и 6выполнены изолированными от опорной по.верхности промежуточной изолированнойплиты 7, эакрепляемой на столе пресса (не показан),Кроме того, у пуансона (фиг.2) цилиндрическая часть 1 может быть разделена на равные сегменты 8, изолированные друг отдруга и от центрального стержня 3 электро- изоляционным материалом 4, причем цилиндрическая часть разделена, кэк минимум, на три сегмента 8 либо на большее числр, кратное трем, Каждый из сегментов 8 контактирует с отдельным токоподводом 5,Пуансон либо детали пуансона могут быть выполнены из графита, полученного нудель-процессом с последующим заполнением зазоров и спеканием. Электроизоля 5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 ционным материалом 4 может быть композиционный керамический тугоплавкий материал АВИ, ВМ, АСИ и так далее либо тугоплавкие окислы, например А 20 з, 2 гОг и другие, в виде порошков и лент. Материал может быть получен заполнением зазоров шликерным литьем с последующим спекэнием совместно с пуансоном,При этом, пуансон (фиг.З) может иметьбольшое количество стержней 3, изолированных друг от друга и цилиндрической части 1, причем каждый из стержней соединен с отдельным токоподводом 6, а цилиндрическая часть 1 либо заменяющие ее части (сегменты 8) соединены с одним или несколькими токаподводами 6, Таким образом, любая часть пуансона в радиальном направлении может быть подключена к регулируемому источнику тока, т.е, возможно осуществление зон ного нагрева.Возможны комбинации применения вариантов пуансонов (фиг.1 - 3), т.е, может быть применен в одной пресс-форме один пуансон одного варианта, а во второй - второго варианта. Токоподводящие провода (шины) пуансонов;ресс-формы выполнены гибкими, т,е. имею возможность свободного движения в есте с пуансоном. Прессформу устанавливают в вакуумной камере либо камере с защитным газом, либо в теплоизоляционной засыпке, расположенной между плитами гидравлического пресса.Конструкцию пуансона выбирают в зависимости от температуры и давления прессова ния. Пуансон применяютдля двустороннегои одностороннего прессования.Пуансон необходим для разогрева порошка, находящегося в прессовой камере пресс-формы, и передачи давления прессования. Разогрев производят с необходимой скоростью, так как скорость разогрева легко регулируется, Кроме того. скорость регулирования разогрева от верхнего и нижнего пуансонов не зависит друг от друга, поэтому верхний и нижний пуансоны можно разогреть с различными скоростями до необходимых заданных температур с достаточной точностью. Температура разогрева предлагаемых конструкций пуансона высокая и может достигать в вакууме или защитной среде 3000 С, а градиент в радиальном направлении минимальный.В связи с тем, что конструкция пуансонаобладает достаточной жесткостью в осевом направлении, т.е, все детали пуайсона работают на сжатие, пуансон передает прессуемому материалу давление, достаточное для горячего прессования порошков тугоплавких соединений. Кроме того, поскольку материал деталей пуансона - графит, 1622083жесткость пуансона в осевом направлении осуществления двустороннего прессования с нагревом возрастает, что связано со свой- (свободного движения матрицы с обоймой .ством графита увеличивать предел. прочно- вниз).сти на сжатие при нагреве. После достижения температуры горячеТаким образом, конструкция предлага го прессования производят рабочее нагруемого пуансона позволяет произвести рав- жение верхнего пуансона давлением. По номерный разогрев прессуемого порошка и окончании горячего прессования и охлаждевыдержать давление, достаточное для прес- ния пресс-формы траверсу пресса отводят сования при высоких температурах. вверх, снимают изолированную промежутоцРазогрев пуансона (дна) происходит за 10 ную шину с верхним пуансоном, пресс-форму счет прохождения тока промышленной час- разбирают и извлекают спресованное издетоты от трансформатора через его детали лие, которое отправляют на дальнейшую мекак через элементы сопротивления. 8 раз- ханическую обработку.личныхконструкцияхпуансона(фиг,1 - 3)ток . Применяя в пресс-форме для горячего проходит между цилиндрической частью 1, 15 прессования предлагаемый пуансон, можно дном 2 и центральным стержнем 3 в том или получить изделие практически любого диадругом направлении, разогревая дно. метра при условии, что высота его в 2 илиНаиболее целесообразно применение более раз меньше диаметра, При этом знапуансона при отношении диаметра прессу- чительно улучшается качество изделий за емого изделия к высотеоольше 2. 20 счет равномерной прогрессовки в радиальРаботу пуансона в пресс-форме для го- ном направлении, в результате чего материрячего прессования по схеме можно реко- ал изделия имеет высокую стабильность мендовать для устройства горячего, значений прочности в радиальном направпрессования неэлектропроводных порош- лении.ков тугоплавких соединений, 25 П р и м е р. С использованием предлаПуансон (фиг.1) работает следующим гаемого пуансона прессуют заготовку диаобразом. метром 280 мм и толщиной 50 мм. После. Посредством токоподводов 5 и 6 (один удаления слоя с высокой концентрацией из них подпружинен) через токоподводя- стеклофазы алмазной обработкой из загощие шины от трансформатора тока промыш товки вырезают образцы 5 х 5 х 35 мм для леннойчастоты подаюттокподнапряжением . исследования прочности на изгиб, Образцы 8 - 20 В на цилиндрическую часть 1 и цент- имеютследующиехарактеристики:плотность ральныйстержень 3. В результате прохожде; прочность на изгиб (при испытании ния тока дно стакана разогревается. В 30 образцов) при 20 С 680 МПа; разброс процессе горячего прессования давление пе значений прочности на изгиб в образцах, редается через тело пуансона (полную пло- взятых в радиальном направлении заготовщадь поперечного сечения пуансона). ки, 5,30; прочность на изгиб (при испытаНа изолированной промежуточной пли- нии 5 образцов) при 1200 С 535 МПа (ранее те 7, расположенной на столе гидравличе- заготовкусуказаннымисвойствамидиаметского пресса, устанавливают нижний 40 ром более 150 мм при нагреве индукционпуансон в сборе. На нижний пуансон уста- ным способом получить не могли). Получив навливают матрицу с обоймой на опреде- заготовку диаметром 280 мм с качеством ленной высоте, регулируемой сменными материала, аналогичным полученным в изподкладками, вестных устройствах, доказано, что обеспеНа поверхность прессовой камеры на чена возможность увеличения диаметра носят барьерный слой толщиной 0,3 - 0,7 мм прессуемых изделий из порошков тугоплавдляпредотвращения взаимодействия прес- ких соединений. При этом, учитывая, что суемого материала с графитом. Затем в . высокое качество спрессованного ма:еоиапрессовую камеру 13 засыпают прессуемый ла получено на заготовке значительно боль- порошок (сформованную заготовку) и раз шего диаметра, делают вывод о том, что равнивают его. В полости матрицы устанав- качество самого материала повышается и из ливают верхний пуансон и подключают него может быть получено качественно нотокоподводящие шины и водоохлаждение вое изделие, Таким новым изделием может токоподводов 5 и 6. Включают нагрев пуан- быть, например, рабочее колесо газотурсонов и производят их разогрев с необходи бинного двигателя.мой скоростью и на необходимой площади, При использовании предлагаемого пуосуществляя контроль и регулировку темпе- ансона в пресс-форме для горячего прессоратуры. Нагружаютверхнийпуансондавле- вания порошков тугоплавких соединений нием предварительной подпрессовки, значительно упрощается применяемое обопосле чего убирают сменные прокладки для рудование - нет необходимости в использо1 Б 22083 Формула изобретения А-А Составитель И,КиянскийРедактор И.Дербак . Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай дписное открытиям при-ГКНТ СС 4/ каз 73 - Тираж ПВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская н Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж агарина, 101 вании дорогостоящих преобразователей частоты тока, а значит удешевляется изделие. Кроме того, применение индукционного нагрева пресс-формы из графита для крупногабаритных изделий требует применения 5 защитной среды или вакуума для продления срока службы дорогостоящей пресс-формы.Таким образом, предлагаемый пуансон, не требующий магнитной защиты, расширяет возможности оборудования за счет уве личения габаритов (диаметра) прессуемого иэделия, Кроме того, использование пуансона больше соответствует требованиям техники безопасности, так как. применяется не высокая, а промышленная частота и напряже ние на пуансоне на два порядка ниже, чем на индукторе. При этом, в предлагаемой конструкции значительно легче осуществить автоматический режим нагрева как одним пуансоном, так и двумя при двустороннем 20 прессовании, причем можно управлять температурой (регулировать с достаточной точностью и скоростью ) пуансона и прессуемого материала либо от одного, либо от нескольких источников питания. 25 1, Пуансон пресс-формы для горячего прессования, состоящий из корпуса и токо- проводов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения габаритов спрессованных изделий без изменения размеров пресс-формы и повышения их качества, корпус выполнен в виде стакана с центральным стержнем, при этом внутренняя поверхность стакана и часть контактирующей с ним наружной поверхности стержня изолированы друг от друга, а стакан и стержень соединены с токоподводами.2. Пуансон по и;1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стакан выполнен из отдельных частей, жестко соединенных с его дном и с токоподводами, при.этом указанные части ориентированы вдоль оси стакана, а их число кратно трем,3, Пуансон по п.1, отл и ча ющи йся тем, что он снабжен дополнительными стержнями, установленными между центральным стержнем и стаканом и соединенными с дополнительными токоподводами,