Прессформа для горячего прессования

СОКИ СОВЕТСКИХЮййМйщщтикРЕСПУБЛИК 4(51) .В 28 В 3/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВ"ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент ФРГ Кф 2343680, кл, С 04 В 35/38, 1974.2. Авторское свидетельство СССР В 691297, кл. В 28 В 3/00, 1978. (54) (57) 1 е ПРЕСС ФОРМА ДЛЯ ГОРЯ ЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ, преимущественно тугоплавких материалов, выполненная в виде полого цилиндра из угле.,80.1136943 А родных волокон, расположенных под углом 15-90 ф к его оси, пространство между которыми заполнено пироуглеродом, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения долговечности и улучшения физико- механических характеристик прессФормы, на углеродные волокна нанесен слой кокса термореактивной смолы а2. Пресс-Форма по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что толщина слоя кокса термореактивной смолы составляет 0,2-0,5 диаметра углеРодного Волокна,125 30 35 45 Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения изделийметодом горячего прессования из металлокерамических, керамических идругих тугоплавких материалов.Известна пресс-Форма для горячего прессования, содержащая двух- .слойную матрицу, выполненную из напряженных углеродных волокон, пространство между которыми насыщено пироуглеродом, с наружным слоем в виде обмотки из однонаправленной перпендикулярно оси прессования волокна 13Недостатки такой пресс-формызаипочаются в нестабильности еепрочностных характеристик и небольшом сроке службы при температурахболее 300 ОС,Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемой является пресс-Форма, выполненная в виде двухслойного полого цилиндра из углеродныхволокон, размещенных во внутреннемслое нерекрестно относительно егооси под углом 15-75 ф, внешний слойкоторого составлен из однонаправленного перпендикулярно его оси угле 1родного волокна, пространствомежду которыми в обоих слоях насыщено пироуглеродом 21.Однако прочностные характеристики такой нресс-формы явно недостаточны для горячего прессования тугоплавких материалов и сплавов,керамических материалов, нитридов,карбидов металлов 17-Ч 1 группы притемпературах более 1600 С, когдастенки пресс-формы испытывают высокие термомеханические нагрузки,Цель изобретения - повышение долговечности, улучшение физикомеханических характеристик пресс-формы. Поставленная цель достигается . тем, что в пресс-форме для горячего прессования, преимущественно тугоплавких материалов, выполненной в виде полого цилиндра из углеродных 50 волокон, расположенных под углом 15-90 ф к его оси, пространство между которьви заполнено пироуглеродом, на углеродные волокна нанесен спой кокса термореактивной смолы. 55При этом толщина слоя кокса термореактивной смолы составляет 0,2- 0,5 диаметра углеродного волокна. 2Нанесение слоя кокса термореактивной смолы на волокна, т.е. междуволокнами и пироуглеродной основой,позволяет резко увеличить адгезионную связь между ними за счет рыхлой структуры слоя, заполняемой пироуглеродом, и промежуточного значения коэффициента термического расширения (КТР) слоя относительно КТРволокна и пироуглерода. При этомтолщина слоя 0,2-0,5 диаметра углеродного волокна является оптимальной. Уменьшение ее менее 0,2 необеспечивает достижения существенного эффекта, а увеличение более0,5 приводит к разупрочнению прессформы как за счет уменьшения коли"чества армирующего наполнителя, таки за счет того., что рыхлая структура кокса большой толщины заполняется пироуглеродом лишь частично, анезаполненная часть снижает физикомеханические характеристики прессформы.На Фиг. 1 показана пресс-форма,местный разрез, на фиг. 2 - частьструктуры материала пресс-Формы при"увеличении.Согласно фиг, 1 и 2 о(, - угол расположения волокон относительно осипресс-формы,1 - углеродное волокно,2 - слой кокса термореактивной смо"лы, 3- пироуглерод.Толщина слоя кокса термореактив- .ной смолы У= (0,2-0,5) Д, где Д -диаметр углеродного волокна.. Пресс-форму изготовляют слепящимобразом,Углеродное волокно 1, напримермарки ВИН-З, ВИН, взятое в виде .непрерывных нитей или жгутов, непрерывно пропускают через ванну сраствором (ацетоновым или спиртовым)термореактивной смолы, а затемчерез сушилку. Требуемая толщинананосимого слоя смолы (и, следовательно, кокса, так как он образуется после карбонизации) регулируется концентрацией раствора смолы(20-503) и временем пребывания волокна в ванне (или изменением проходимого в ней расстояния).Высушенное волокно с помощью нитеукладчика наматывают на графитовый цилиндрический шаблон нод угломк шаблону (фактически оси буду -щей пресс-Формы) по спирали на требуемую длину шаблона (высоту прессФормы) до образования на шаблоне1136943 Те плопр оводность, Вт/и С Угол расположения волокон Относительная Прочность прирастяжении врадиальномнаправлении,кгс/мм толщина слоякокса по отношению к диаметру волокна Пресс-Фо относительно осипресс-Формы,град. редлагаема 15-3 0-6(требуемой толщины) слоя волокон, покрытых термореактивной смолой. Далее сборку (вместе с графитовым шаблоном) помещают в обжиговую печь и термообрабатывают в углеродной засыпке или в среде инертного газа до 700-1000 С (при необходимости в зависимости от температуры эксплуатации пресс-формы дополнительно термообрабатывают в вакууме до 2000-2500 С) с образованием на волокнах слоя кокса термореактивной смолы 2 (толщиной 0,2-0,5 диаметра волокон).Двлее пористая заготовка прессформы легко снимается с графитового шаблона. Ее помещают в реактор для уплотнения пироуглеродом, в котором при 800-1100 С циркулирует метан (в вакууме 10-20 им рт.ст.).Пространство между покрытыми волокнами заполняется пироуглеродом 3, печь выключают. Заготовку механически дообрабатывают до требуемого размера, и получают высокопрочную 4пресс-форму. Долговечность прессФормы в зависимости от прессуемыхпорошков возрастает в 1,5-2,5 раза.При горячем прессовании тугоплавких порошков, например карбида кремния при 2000 С и давлении800 кгс/см, в направлении, перпендикулярном оси прессования, развиваются значительные нагрузки, которые 10 при использовании предлагаемой прессформы повышенной прочности не приводят к ее разрушению, как это имеетместо в известном решении.В таблице приведены результаты испытания пресс-формы с внутреннии диаметром 30 мм и толщиной стенки2,1 им при 1700 С с использованиемволокна диаметром 6-8 икм при различных значениях толщин слоя кокса,Предложенная пресс-форма может найти широкое применение в порошковой металлургии и производстве дру гих тугоплавких материалов методом 25 горячего прессования.1136943 Составитель Е. СеливановРедактор А. Гулько Техред Л.Коцюбянк Корректор М.Демчи Подписн 5 иал ППП "Патент Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 10382/10 Тираж 552 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск