Устройство для формования длинномерных прутков из порошка

(5 з)5 В 22 Р 3/20 ГОСУДАРСТВЕЗЮЬЗЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗСБРЕ З ИСАН 1 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ технический институтЛ,А.Исаевич, А.А.Вере,8)тельство СССР11/06, 1973.тельство СССРГ 3/02, 1987.ДЛЯ ФОРМОВАНИРУТКОВ ИЗ ПОРОШКА(57) Изобретение относится к устройствам для формования длинномерных прутков из порошка, Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства за счет изготовления изделий из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. Первые две - три порции уплотняемого материала прессуют в матрице 1 на вспомогательном стержне из сыпучего или компактного материала, в торце которого выполнено углубление, соответствующее профилю выступа на пуансоне 15, где б/О= Ь/0-0,3-0.7. а угол а=1-3 Порцию сыпучего материала1704923 загружают в матрицу 1, Клиновые зажиглы 5 призрты к нижней тор.,овой поверхности матричного блока пружинами 9 и не контактируют со сфоргловднноЙ част ью прутка 12. Перемещениел; вниз пуансона 15 осущег твляют предварительное уплотнение засыпанной пс-,. рв матрице. Когда давление предварительного уплотнения засыпанной порции дос 1 игает величины сопротивления, создаваемого силами трения о стенки латрицы находящихся в ней порций порошка, предварительное уплотнение заканчиваетсл и начинается их проталкивание через матрицу. Проталкивание осуществляют на высоту одной спрессованной порции. В момент окончания проталкивания толкатели 16 соИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения длинномерных цилиндрических прутков из оксидных порошков, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью.Известно устройство для формования длинномерных прутков из порошка, содержащее матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце и клиновой механизм удержания прессовки за боковую поверхностьь,Недостатки известного устройства заключаются в низкой производительности процесса формования и невозможности получения прутков из малопластичных порошковых материалов. При формовании происходит разрушение прутка по границам отдельных порций сыпучего материала, периодически подаваемого в матрицу, что обусловлено низкой прочностью связи меж. ду уплотненной и вновь засыпанной порциями порошка.Известно устройство для формования длинномерных прутков из сыпучего материала, содержащее матрицу, пуансон с цилиндрическим выступом на рабочел торце, клиновой мсханизм удержания прессовки за боковук поверхность, снабженный тягами, пружинами, опорными шайбами и толкателями, смонтированными с воэможностью контактирования с опорными шайбал 1 и. Это устройство обеспечивает высокопроизводительное формооание прутков из порошков пластичных материалов. а также из малопластичных сыпучих 1 О 15 20 25 30 35 прикасаются с опорныл 1 и шайблгли 11. Дальнейшее перел 1 ещение пуансона 15 и, следовательно, толкателсй 16 приводит к сжатию опорными ша;бами 11 пружин 9. Одновременно тяги 7 под действиегл пружин 8 перемещают по конической поверхности кольца 3 клиновые зэжиглы 5, которые сжимают и негодвижцо фиксируют сформованную часть прутка 12 за пределами матрицы, обеспечивая тегл самым выполнение операции окончательного прессования ранее засыпанной порции порошка, По окончании прессования пуансон 15 перемещают вверх, При этом толкатели 16 освобождают пружины 9, которые перемещают с помощью опорных шайб 11 и тяг 7 клиновые зажимы 5 в исходное положение, 1 ил. материалов. состоящих из неравноосных частиц с разветвленной поверхностью, Такая форма частиц упрощает в процессе формования сцепление между собой соседних порций порошка. Однако при формовании малопластичных мелкодисперсных порошков с преимущественно равноосными частицами осколочной формы происходит разделение прессуемой заготовки на выходе иэ матрицы по границам отдельных порций порошка, что обусловлено низкой воэможностью механического сцепления между собой частиц уплотняемого материала, К таким материалам относятся оксидные порошки, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью.Целью изобретения является расширение технологических воэможностей устройства эа счет получения изделий иэ малопластичных оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводилтстью,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формования длинно- мерных прутков из порошка, содержащем матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце. клиновой механизм удержания прессовки за боковую поверхность, снаб. женный тягами, пружинал 1 и, опорными шайбами и толкателягли, смонтированныгли с возможностью контактирования с опорными шайбами, выступ на пуансоне вы. полнен в форме усеченного конуса с вершиной, направленной в стоппну оыхо да прутка иэ матрицы, причем отношения диаметра большего основания конуса и40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 в ыс от ы выступа к диаметру пуа нс о на составляет 0,3-0,7, а угол наклона образующей конической поверхности выступа к его оси 1-3,Выпагнение выступа на пуансоне в форма усеченного конуса позволяат формовать а каждой порции уплотняемого материала полость, которая при засыпка в нее очередной порции порошка и последующем уплотнении обеснечивзат механическое соединение соседних порцйй между собой по кони аской поверхности за счет упругого последствия порощкового материала. При угле наклона образующей конической поверхности к оси выступа, превышающем Зо, прочность соединения отдельных порций снижается и на поверхности сформованного прутка по границам порций образуются трещины. Если этот угол меньше 1, то при извлечении пуансона из матрицы происходит отрыв кольцевой части сформованной заготовки.Выполнение выступа на пуансоне с отношсг ием диаметра большего основания конуса к диаметру пуансона превышающим 0,7 всзывает разрушение кольцевого участка в каждой порции на выходе сформированного прутка из матрицы. В этом случае, когда это отношение меньше, чем 0,3, прочность соединения порций порошка между собой снижается, что приводит к разрушению прутка.При отношении высоты выступа к диаметру пуансона, большем 0,7, вследствие неравномериого распределения плотности по длине порций в сформованном прутке образуются поперечные трещины, Это отношение. меньшее 0,3, обусловливает сни:кение прочности соединения сформированных порций порошка между собой.На чертеже схематично изображено в исходном положении устройство для формования длинномервых прутков из порошка.Ус 1 ройство состоит э матрицы 1, запрессованной в бандаж 2, который жестко смонтирован на кольце 3 с конической внутранней поверхностью, неподвижно установленном на столе 4 пресса. В кольце 3 установлены с возможностью паремещения вдоль оси прессования четыре клиновых зажима 5. Зти зажимы постоянно прижаты к конической поверхности кольца 3 распорны:и пружинамн Г, Каждый клиновой зажии 5 связан с матричным блоком с помощью тяги 7, пружин О и 9 сжатия различной зкестхости, неподвижного упора 10, закрепленного в бандаже 2 на резьба, и подои-",но установленной относительно тяги 7 вдоль оси формования опорной шайбы 11. В исходном положении устройства клиновые зажимы 15 прижаты к нижней торцовой поверхностиматричного блока пружинами 9 и не контактируют со сформованной частью прутка 12. Осевое усллиа сжатия кахдой из пружин 9 в исходном положении несколько правышаат величину, равную сумме усилия сжатия пружины 8, веса тяги 7, клинового зажима 5, а также силы трения по сопрягаемым поверхностям этих деталей. На ползуне 13 пресса закреплен соосно матрица с помощью держателя 14 пуансон 15 с выступом на рабочем торце. На держателе 14 соосно тягам 7 неподвижно закреплены четыре полых толкателя 1 б, Ограничительные бобышки 17 неподвижно установлены на тягах 7 с помощью резьбового соединения, что обеспечивает сборку деталей 7-11 устройства, а также позволяет работать в режиме наладки . без применения пружин 9,Устройство работает следующим образом.Первые две - три порции уплотняемо-го материала окончательно прессуют в матрице 1 на вспомогательном стержне из сыпучего или компактного материала, постоянно зажатом клиновыми зажимами 5. В этом случае устройство собрано для работы в наладочном режиме, т.е, пружины 9, опорные шайбы 11 и ограничительные бобышки 17 отсутствуют. что и обеспечивает постоянный зажим вспомогательного стержня под дайствием пружины 8, В торце вспомогательного стержня, контактирующем с уплотняемым материалом, выполнено углубление. соответствующее профилю выступа на пуансоне 15. При этом ИО= Ь/О=О,З - 0,7. а угол а=1-3, После выхода из клиновых зажимов вспомогательный стержень можно отделить от формуемого прутка. После этого в устройстве закрепляют детали 9, 11 и 17, из бункерного устройства (не показано) порцию сыпучего материала загружают в матрицу 1. При этом клиновые зажимы 5 прижаты к нижней торцовой поверхности матричного блока пружинами 9 и не контактируют со сформованной частью прутка 12. Перемещением вниз пуансона 15 осуществляют предварительное уплотнение засыпанной порции в матрице.Противодавление в этом случае создастся силами трания находящихся в най ранеа спрессованных порций порошка. Когда давланиа прадварительного уплотнения засыпанной порции достигает еаличины сопротивления, создаваемого силами трения о стенки матрицы находя 1704923 8щихся в ней порций порошка. предварительное уплотнение заканчивается и начинается их проталкивание через матрицу. Проталкивание осуществляют на высоту одной спрессованной порции, В момент окончания проталкивания толкатели 16 соприкасаются с опорными шайбами 11. Дальнейшее перемещение пуансона 15 и, следовательно, толкателей 16 приводит к сжатию Опорными шайбами 11 пружин 9, Одновременно яги 7 под действием пружин 8 перемещают по койической поверхности кольца 3 клиновые зажимы 5, которь е сжимают и неподвижно фиксируют сформованную часть прутка 12 за пределами матрицы, обеспечивает тем самым выполнение Операции окончательного прессования ранее засыпанной порции порошка. После окончания и Оессования пуансон 15 перемещают вверх. При этом толкатели 16 освобождают пружины 9, которые перемещают с помощью опорных шайб 11 и тяг 7 клиновые зажимы 5 в исходное положение. Далее .:икл формования повторяют в той же последовательности до получения иэ порошка п рутка необходимой длины,Использование предлагаемого устройства позволяет расширить его технологические возможности за счет получения длинномерных прутков из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью за счет выполнения высту- .-.а на рабочем торце пуансона в форме усеченного конуса с определенными значениями угла наклона образующей конической поверхности выступа к его оси и отношений Диаметра большего основания конуса и высоты выступа к диаметру пуансона.Проведено формование прутков диал 1 етром 0 10 мм и длинной 100 мм из высокотемпературного сверхпроводящего порошка состава УВа 2 Сиз 07 с помощью предлагаемого устройстаа, Масса навески каждой порции, составляющая 4 г, установлена таким образом, чтобы высота спрессованной порции порошка была приблизительно равна диаметру прутка. Это обеспечивает изменение плотности по высоте спрессованной порции и. Следовательно, по длине всего прутка, не превышающее 3. Усилие формования составило 40 кН, а среднее значение относительно.1 плотности в полученных прутках 0,78, Изготовление всех образцов осуществлялось при неизменном режиме рормования. задавались лишь различные значения размеров выступа нэ пуансоне.40 45 50 55 Формула изобретения Устройство для формования длинно- мерных прутков из порошка, содержащее матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце, клиновой механизм удержания прессовки за боковую поверхность с тягами, пружинами, опорными шайбами и толка телями, смонтированными с возможностью контактирования с опорными шайбами, о т л и ч аю щ е е с я тем. что. с целью расширения технологических возможностей устройства эа счет изготовления иэделий из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. выступ на пуансоне выполнен в виде усеченного конуса с большим основанием на рабочем торце, при. чем отношения диаметра большего Основания конуса и высоты высгупа к дна метру пуансона составляют 0.3-0,7. а уол наклона Образующей конической поверх. ности выступа к его оси 1-3 О. Получен пруток, в котором полости впорциях формовались пуансоном со следующими размерами выступа: 0=5 мм, й =2, 11=-5 мм. Т.е. д/О=Ь/0-0,5. Трещины и рас слоения в сформованном прутке отсутствуют, При предлагаемых оптимальных соотношениях размеров выступа относительная прочность соединения порций порошка между собой составляет 0,75-0,8 от 10 прочности цельного брикета такой же плотности. Прочность соединения порций и прочность цельного брикета определялись иэ испытаний на изгиб в трех точках,При изготовлении выступа на пуансоне 15 с углом а - 0,5 О. независимо от величинотношений б/О и й/О, в момент извлечения пуансона происходит отрыв кольцевой части сформованной порции. При а = 4 по границам порции образуются трещины и 20 прочность соединения порций друг с другом уменьшается по сравнению с указанными выше оптимальными значениями,При а = 8 мм, т.е. когда б/0=0,8, кольцевой участок в каждой спрессованной пор ции разрушается на выходе формуемогопрутка иэ матрицы. В том случае, когда б/0=0,23, относительная прочность соединения порции между собой снижается и составляет 0,65, что часто приводит к 30 разрушению прутка.При отношении Ь/0=0,77 в сформованном прутке образуются поперечные трещины.Это отношение. равное 0,26. обусловливает снижение относительной прочности соеди нения порций, которая для данного случаясоставляет 0,7.