Способ непрерывного формования изделий из порошковых материалов

(088.8)идетельство СССР22 Е 3/24, 1978.идетельство СССР22 Е 3/20, 1982. бам не-.пороширение за счет авлива- астифиУ уплотнение порошкового цессе продавливания пор ала усилием шнека чер матрицей и дорном. В иния матрицу и дорн вращ ложные стороны с одина скоростями величиной бо ределяемое иэ соотношен Изобр металлург рывного ф вых матер Целью ние класса уменьшен нию. Спососится к порошк сти к способам н изделий из по о тение отнои, в частно е ормования р иалов.изобретения является расш формуемых материалов за ия сопротивления продавл материала в проошкового материез зазор между роцессе формоваают в противопоковыми угловыми льшей, чем в опия; ко сче иваществляют следующим обра 2 Жг о 1 рЮ гм(+г,(1+(г) 21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИГЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ФОРМВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МТЕРИАЛОВ(57) Изобретение опрерывного форм зковых материало шкласса формуемуменьшения соп днию. Из медного илцированного 14 м форм Прессующий орган захватывает порошок из загрузочного бункера и транспортирует к матрице. В ней происходит трубу с наружным 40 мм и внутренним 36 мм диаметрами, Коэффициент трения материала с поверхности матрицы и дорна 1 = 0,3, Длина зоны формования = 0,05 м. Максимальное усилие, развиваемое шнековым прессом 100 кН. Сила трения материала о неподвижный инструмент определяется по формуле Рн = АР(дм + С 3 ц) = 3,14 0,05 0,3 10 (0,04 + 0,036) = 3,58 10 Н = 358 к Н. Скорость экструзии выбирают, исходя из обеспечения качества поверхности изделия, из диапазона 0,015 - 0,020 м/с, После подстановки известных величин в соотношение Р 2 ч = 2 к 1 Р 1(1+вгм/У) 1 + г(1+ (игу/У)т определили м= 1,8 1/с. С помощью коробки передач установили ближайшую большую по величине скорость вращения матриц и дорна вм = в = 2 1/с и продавливанием порошкового материала с помощью шнекового пресса через зазор между матрицей и дорном сформовали изделие, 2 табл.где Рп - максимальное для порошкового материала усилие, развиваемое шнеком, Н;Ри - сопротивление инструмента продавливанию порошкового материала, Н;1 - длина рабочей части матрицы и дорна, м;Р - давление, необходимое для формования изделия заданной плотности, Па;1 - коэффициент трения порошковогоматериала с матрицей дорном;гм, гц - радиус отверстия матрицы и наружный радиус дорна соответственно, м;ч - скорость экструзии, м/с,В матрице происходит уплотнение порошкового материала и выдавливание изделия в виде трубы.В табл. 1 представлены данные об изменении сопротивления выдавливанию в зависимости от соотношения угловыхскоростей матрицы и дорна при формовании различных материалов. Для формования изделия трубчатой формы с размерамидиаметров: наружный 40 и внутренний 30(36) мм, использовался порошок маркиПМС, содержащий 14 (вес), 10 и 16 парафина,Как следует из даных табл. 1, при отсутствии вращения матрицы и дорна сопротивление продавливанию значительноепревышает усилие, развиваемое шнековымпрессом.При изменении частоты вращения сопротивления инструмента продавливанию,уменьшается и при определенных значениях обеспечивается получение изделия тре.буемой формы и плотности. Так длявыдавливания изделия из смеси ПМСи14 парафина, достаточно вращать матрицы и дорн в разные стороны с угловымискоростями 3 1/с для того, чтобы получитьизделие снизив сопротивление инструмента в 3,7 раза по сравнению с известнымспособом.Пример реализации способа.Иэ медного порошка ПМС, пластифицированного 14 мас. парафина, формуюттрубу с наружным диаметром 40 и внутренним диаметром 36 мм, Давление формования 100 МПа, скорость экструзии 0,01 м/с,Коэффициент трения материала о поверхность матрицы и дорна 0,3. Длина зоны формования 0;05 м, Максимальное усилие,развиваемое шнековым прессом 100 кН.Силу трения материала о неподвижныйинструмент находят по формулеРи =кИр(бм+ бц),где - длина зоны формования, м;- коэффициент трения материала оповерхности матрицы и дорна; Р - давление материала на зти поверхности, Па;б и бц - диаметр отверстия матрицы идорна соответственно, м.5 Давление Р = 10 Па, необходимое длявполучения прессовки заданной пористости,определяется по известной методике, согласно ГОСТУ, оно ограничено нижним иверхним пределами формуемости материа 10 ла.Таким образом, сопротивление инструмента продавливанию материала составит:Ри=3,140,050,3 10 (0,04+0,036) =3,58 10Н =358 кН,15 Найденное усилие превышает максимально развиваемое шнековым прессомусилие Р = 100 кН, поэтому формование принеподвижном инструменте невозможно.Скорость экструзии ч выбирают из тех 20 нологических соображений, ориентируясьна наилучшее качество поверхности изделия.Для большинства материалов она близка к 0,015 - 0,020 м/с,25 После подстановки всех известных величин в соотношение:Ри=211(г 1+( вг/ч)+ щ(1++ (Юга/ч)2 2)определили в " 1,8 л/с.30 С помощью коробки передач установили ближайшую большую по величине скорость вращения матрицы и дорнаим =вц =21/с.Полученная прессовка имеет равномер 35 ную по длине плотность, близкую к 1000, таккак все межчастичное пространство в нейзанято парафином, выбор скоростей матрицы и дорна исключает закручивание материала.40 Для сравнения тот же материал былсформован в трубчатые изделия того же размера по известному способу при различныхпараметрах колебательных движений матрицы и дорна. В некоторых случаях формо 45 вание оказалось возможным, однакоотмечались неравномерности плотности подлине изделий (см, табл. 2),В тех случаях, когда формование изделий известным способом. оказалось возмож 50 но, прессовки имели неравномерную подлине плотность, что существенно сказывается,на их прочности, изделия при испытаниях разрушаются в местах наименьшейплотности.55 формование изделий по известномуспособу на инструменте с большим сопро. тивлением продавливанию материала протекает следующим образом. В моментизменения направления вращения формую1694350- 1 2 Таблица щих элементов движение материала отсутствует, так как окружная скорость матрицы и дорна недостаточна для необходимого снижения усилия продавливания. Затем, скорость достигает необходимой величины и материал толчком продвигается вперед. После этого, скорость опять уменьшается и движение прекращается, Так как при этом усилие прессования изменяется, получается значительная неравномерность плотности по длине. При малых частотах и амплитудах колебаний скольжения формующих элементов относительно материала не достигает необходимой величины, формование в этом случае невозможно, При значительных амплитудах и частотах снижение усилия прессования столь велико; что давление периодически падает ниже нижнего предела формуемости материала и прессовки не получается.Таким образом, при формовании иэделий известным способом даже при повышении усилия пресса положительный результат не достигается.Известным способом формуют с помощью шнека достаточно узкий класс хорошо текущих материалов, например пластифицированного порошка расплава пластмасс.Предлагаемый способ позволяет без увеличения усилия пресса уменьшить сопротивление инструмента продавливанию рН и за счет этого расширить класс формуемых материалов. Формула изобретения Способ непрерывного формования иэделий из порошковых материалов, включа ющий продавливание порошковогоматериала усилием шнека через зазор между матрицей и дорном при одновременном повороте последних в противоположные стороны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 10 целью расширения класса формуемых материалов за счет уменьшения сопротивления продавливанию, матрицу и дорн вращают с одинаковой угловой скоростью величиной большей, чем и, определяемой из соотно шения СО гцРп =Рн =2 Г)Р(м()20 +гав 1+( ч" ) где Ри - сопротивление инструмента продавливанию порошкового материала, Н; Рл - максимальное для порошкового ма 25 териала усилие, развиваемое шнеком, Н, - длина рабочей части матрицы и дорна, м; Р - давление, необходимое для формования изделия заданной плотности, Па; 30 1 - коэффициент трения порошкового материала с матрицей и дорном; гм, г - радиус отверстия матрицы и наружный радиус дорна соответственно; м; ч - скорость экструзии, мlс. 351694350 Таблица 2 Колебания плотности по длине прессовки,0,5 2 3 Составитель А.Думчеведактор Ю.Середа Техред М.Моргентал Коррек.Муск Заказ 4115 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101