Способ изготовления металлических волокон и устройство для его осуществления

(19) Я О (11) 4 (51) В 22 Г 1/О ТЕЛЬОТ довог еский ство ССС ТАЛЛИ 1ЛЯ ЕГО(57) 1. Способ чгских волоков ет готовления ключающий деформи рошка и Раокма ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Белорусский ордена ТруКрасного Знамени политехничинститут(56) 1, Авторское свидетельпо заявке Р 2991903/22-02,кл. В 22 Р 1/00, 1980.2, Авторское свидетельстпо заявке У 3386004/22-02,кл. В 22 Р 1/00, 1982.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕКИХ ВОЛОКОН И УСТРОЙСТВО ДЩЕСТВЛЕНИЯ,ание сферических частиц ч тем их перекатывания между рабочимиповерхностями и одновременного закручивания поперечных слоев образующихся волокон, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения производительности и повьппения механической прочности получаемых волокон,деформируемые частицы в процессе закручивания подвергают растяжениювдоль продольной оси,2. Устройство для изготовленияметаллических волокон, содержащеевалок и диск, снабженные индивидуальнымиприводами вращения и установленные с зазором между их рабочимиповерхностями, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью увеличенияпроизводительности и повышения механической прочности получаемых волокон, валок установлен вдоль хордыдиска с возможностью осевого переме,щения.1 1139Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к изготовлению металлических волокон изсферических частиц порошка.Известен способ изготовления металлических волокон, включающий деформирование сферических частиц порошка путем их перекатывания междудвумя рабочими поверхностями.Известно также устройство для осу- Оществления данного способа, содержащее рабочий инструмент, выполненныйв виде двух плоских башмаков, и привод перемещения башмака 1.Недостатком известных способа иустройства является отсутствие возможности получения волокон с отноше-,нием длины к диаметру, превьппаю-.щим 1 О.Наиболее близкими по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому являются способ изготовления металлических волокон,включающий деформирование сферичес 25ких частиц порошка путем их перекатывания между двумя рабочими поверхностями и одновременного закручивания поперечных слоев образующихсяволокон, а также устройство для осуществления данного способа, содержащее валок и диск, снабженные индивидуальными приводами вращения и установленные с зазором между их рабочими поверхностями 2,Недостатками, известных способа и 35устройства являются низкие производительность технологического процесса и механическая прочность получаемых волокон, обусловленная их малойстепенью деформации. 40Цель изобретенияувеличениепроизводительности и повышение механической прочности получаемых волокон.Указанную цель достигают тем, что 45согласно способу изготовления металлических волокон, включающему деформирование сферических частиц порошка путем их перекатывания междудвумя рабочими поверхностями и одновременного закручивания поперечныхслоев образующихся волокон, деформируемые частицы в процессе закручивания подвергают растяжению вдоль продольной оси. 55 .В устройстве для изготовления металлических волокон, содержащем валок и диск, снабженные индивидуаль 563 1ными приводами вращения и установленные с зазором между их рабочими по- . верхностями, валок установлен вдоль хорды диска с возможностью осевого перемещения.На фиг.1 показана кинематическая схема устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.; на фиг.4 - схема устройства, вид сверху; на фиг.5 - эпюра скоростей отдельных элементов волокон в процессе деформации (сечение В-В на фиг.1)Устройство для изготовления металлических волокон состоит из валка 1, диска 2, приводов валка 1 и диска 2 ( электродвигателей 3 и 4 постоянного тока соответственно) и опоры 5 валка 1. Валок 1 и диск 2 установлены с зазором между их рабочими поверхностями (боковой - у валка и торцовой - у диска), при этом валок 1 имеет возможность смещения в опоре 5.Устройство работает следующим образом.Заготовка (сферическая частица порошка) за счет врашения диска 2 с большей угловой скоростью Ч, чем окружная скорость Ч валка 1, затягивается в зону деформации, Заготовка получает при этом вращательное движение за счет приложения противоположно направленных окружных скоростей Чи Ч к противоположным концам ее диаметра и наличия вращения диска со скоростью ЧО (при условии2Ч Ч), что обеспечивает наличие парй сил.Число обкатываний заготовки при перемещении через зову деформации 1,через сужающийся зазор) зависит от соотношения окружных скоростей диска и валка. При Ч = Ч 2 заготовка не перемещается через зону деформации, так как затягивающее действие от скорости Ч 2 равно выталкивающему действию от скорости Ч 4 .1 Экспериментально установлено, что оптимальная величина окружной скорости валка 1 для перемещения заготовки через зону деформации составляет О,б 0,95 окружной скорости подающего диска 2. На формируемое в нроцессе деформации заготовки сферичес" кие частицы) цилиндрическое волокно действуют различные окружные скорости на его противоположных торцах:Повышение прочности в этом случаеобъясняется лучшей механическойсцепляемостью более длинных волокон.Кроме того, в результате испытаний предлагаемого устройства установлено, что наличие растягивающих усилий,.направленных вдоль оси волокна,позволяет примерно в два раза сократить число переходов при изготовле .нии. длинномерных волокон, что на.1 технологического процесса изготовления металлических волокон. А-А д-б Яогрузгга О, Ьгрузю Я 3 1139Ч ) Ч 1 (фиг. 3) - с одной стороны иЧ ) Ч 1 (фиг,4) - с другой стороны.Так как разность скоростей Ч - Чс одного торца волокна не равна.разности скоростей Ч - Ч 4 с другой 51 стороны в данном случае в .меньше),то при перекатывании волокна происходит сдвиг его поперечных слоев(закручивание) . Кроме того, за счет поворотаоси валка относительно радиуса диска 2 на угол О(М 90 о векторы скоростей Ч и Ч (фиг.5) образуют между собой некоторый угол, что приводит к возникновению дополнительнойрезультирующей скорости Ч (фиг.5), 15направленной вдоль волокна. Так какразность скоростей (Ч-Ч 1 (Ч 2-Ч 4)то и ЧЧ, что приводит к возникновению растягиваюп 1 его усилия, направленного вдоль оси волокна. 20Конструкция устройства позволяетрегулировать как степень закручивания поперечных слоев волокон за счетсмещения валка вдоль его оси относительно центра диска, так и степеньрастяжения за счет поворота валка 1в опоре 5,Пример осуществления способа спомощью предлагаемого устройства.Заготовки частицы порошка железа "0сферической формы ) диаметром6 1=160 мкм пропускают между коническим валком диаметром Э =100 мм иО =120 мм и диском диаметромВ=400 мм. Частота вращения валка90 об/мин, частота вращения диска65 об/мин. Наименьший диаметр валкаустановлен на расстоянии 75 мм отоси диска, окружные скорости дискаи валка на противоположных конЦахвалка равныЧОрр =0,51 м/с и Ч,=1,19 м/с; 563 4Зазор между валком и диском составляет 60 мкм. Валок повернут против часовой стрелки и установлен под углом 35 между осью валка и радиусомОдиска. Диск вращают против часовой стрелки. При прохождении частиц через зону деформации, образованную рабочими поверхностями валка и диска получены за один проход волокна цилиндрической формы диаметром 60 мкми длиной 740-760 мм.Вначале из цилиндрических волокон, изготовленных без растяжения и с рас тяжением, прессуют образцы цилиндрической формы диаметром 10 мм и длиной 30 мм с плотностью 0,87.Полученные неспеченные образцы, по 5 шт. в каждой партии, испытываются на изгиб. В результате испытаний установлено, что образцы, изготовленные из металлических волокон, полученных без растяжения, обеспечивают средние допускаемые напряжения изгиба 119,0 кг/см, а образцы, изготовленные из металлических волокон при их растяжении, обеспечивают средние допускаемые напряжения изгиба на 14,6 Ж выше полученных без растяжения.Ф1