Пресс-форма для изготовления прессования изделий из тугоплавких порошков

(19 5 В 22 Р 3/14, Н 05 В 6/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Институт сверхтвердых материалов АНУССР(56) Либенсон Г,АПанов В,С, Оборудование цехов порошковой металлургии. - М.:Металлургия, 1983, с. 187, рис. 1156,Авторское свидетельство СССРМ 986594, кл. В 22 Е 3/14, 1981,Изобретение относится и металлургии, в частности к м для горячего прессования прно крупногабаритных изделии р в тугоплавких соединений.Известна пресс-форма для горячего прессования, содержащая графитовую матрицу со встречными пуансонами, размещенную в индукторе.Недостатком данной пресс-формы является то, что разогрев заготовки происходит путем передачи тепла от нагреваемой наружной цилиндрической поверхности матрицы, В случае прессования заготовок большого диаметра (свыше 100 мм) при таком нагреве имеет место значительный градиент температуры от наружной цилиндрической поверхности к центру и значительная потеря тепла через пуансоны.Для выравнивания температуры необходимо увеличивать время нагрева, что отрицательно сказывается на качестве изделий и производительности. Градиент тем выше, чем больше диаметр.изделия.(54) ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТУГОПЛАВКИХ ПОРОШКОВ(57) Пресс-форма содержит матрицу и пуансоны. На нерабочих торцах пуансонов выполнен по крайней мере один спиралевидный выступ, эквидистантно которому с возможностью охватывания последнего по всей его длине размещен теплоизолированный индуктор. Разогрев рабочих торцов пуансонов происходит путем теплопередачи к последним от выступа. Обеспечивается возможность прессования высококачественных изделий из особо тугоплавких порошков. 2 з.п,ф-лы, 2 ил. Известна пресс-форма для горячегопрессования крупногабаритных изделий,состоящая из матрицы, складывающейся изчастей, встречных пуансонов, размещенныхв индукторе, изолированном от матрицыкварцевой трубой,вааЪНедостаток данной пресс-формы - зна- счительный градиент температур в объемепрессуемой заготовки (прессовой камере),Наиболее близкой к предлагаемой потехнической сути является пресс-форма длягорячего прессования порошков, включающая матрицу в виде разъемного вкладыша собоймой и встречные пуансоны из графита,размещенные в теплоизолированном индукторе,Недостатком данной пресс-формы является низкое качество изделий из-за неравномерного температурного поля впроцессе горячего прессования. Данноетехническое решение, как и описанные конструкции, характеризуется градиентом температурь в радиальном направлении,который достигает 70-100 С при нагревеизделий диаметром свыше 200 мм до 200030 35 40 периферии к центру. Один или несколько .45 50 55 2200 С. В связи с этим получить качественное изделие большого диаметра в данной пресс-форме невозможно,Цель изобретения - улучшение качества прессуемых изделий за счет уменьшения температурного градиента по объему прес- совой камеры и расширение номенклатуры и рессуемых изделий.Цель достигается тем, что в пресс-форме, содержащей матрицу со встречными пуансонами, размещенную в теплоизолированном индукторе, на нерабочих торцах пуансонов выполнен по крайней мере один спиралевидный выступ, а индуктор размещен эквидистантно последнему по всей его длине. Индуктор выполнен в виде сплошной шины, наружный торец которой соединен по длине с трубой, имеющей вход и выход для охлаждающей среды,Кроме того, при изготовлении крупногабаритных иэделий пуансоны выполнены из отдельных секторов,Ввиду того, что торцовые поверхности изделий, диаметр которых в несколько раз превышает высоту, имеют значительно большую площадь, чем площадь цилиндрической поверхности, целесообразно производить нагрев торцовых поверхностей, Предлагаемая конструкция пресс-формы позволяет вести нагрев за счет равномерного разогрева торцовых поверхностей пуансонов с минимальным градиентом температуры от периферии к центру изделия, что позволяет получить качественные изделия большого диаметра, В предлагаемой конструкции отсутствует неравномерный теплоотвод, так как равномерно в радиальном направлении разогреваются торцы пуансонов, а матрица теплоизолирована. Равномерный разогрев торцов пуансонов происходит эа счет нагрева выступов, расположенных на нерабочих торцовых поверхностях и размещенных по спирали от спиралевидных выступов под воздействием охватывающего эти выступы индуктора получают разогрев по всей длине, На каждом участке выступов по длине выделяется одинаковое количество тепла. В результате происходит равномерный нагрев прессовой камеры по всей площади торцов. Поскольку площадь торцов прессовой камеры большая, а площадь боковой поверхности прес- совой камеры значительно меньше, то очевидно, что прессовая камера разогревается равномерно по всему объему, Равномерно разогревается весь объем заготовки.Таким образом, появляется возможность равномерного разогрева прессовой 5 10 15 20 25 камеры практически любого диаметра с помощью индукционного нагрева. Это дает воэможность получить изотропную структуру спекаемого материала по всему объему и повысить качество прессуемых деталей, Предлагаемая конструкция позволяет также расширить номенклатуру изделий за счет увеличения их диаметра, получения уникальных крупногабаритных изделий,На фиг. 1 изображена пресс-форма, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.Пресс-форма содержит матрицу 1, охваченную обоймой 2, и встечные пуансоны 3, установленные в ней. Пуансоны выполнены сборными.Рабочие части пуансонов (торцовые) 4 выполнены иэ электропроводного материала (графика) с выступами 5 прямоугольной формы, Количество выступов наиболее рационально равно двум, причем эти выступы сходятся к центру без общей точки (фиг. 2), Такая конструкция выступов позволяет охватить их одним индуктором 6 петлевого типа, который имеет один вход и один выход. Получается, что в промежутке между выступами 5 уложен с определенными тре- бованиями теплоизолированный индуктор 6, который может быть выполнен из сплошной шины прямоугольного сечения. К торцу шины со стороны нерабочего торца пуансона по всей ее длине прикреплена труба 7, имеющая вход и выход для охлаждающей среды (вода), Промежутки между выступами и индуктором заполнены теплоизоляционным материалом 8 (тугоплавкие окислы, керамика), Рабочие части. 4 пуансонов 3 могут быть выполнены из отдельных секторов, у которых выступы 5 расположены так, что конец части выступа 5 в одном секторе является началом части выступа 5 на соседнем. Рабочие части пуансонов 3 торцовыми частями контактируют с нерабочими частями 9 пуансонов, которые могут быть выполнены из графита либо тугоплавкой кер яики,Индуктор 6 может быть выполнен из трубы прямоугольного сечения, соединенной с входом и выходом охлаждающей среды,С источником питания входы и выходы индукторов 6 верхнего и нижнего пуансонов 3 могут быть соединены при помощи гибких токопроводов. Индукторы 6 могут быть подключены к одному источнику питания последовательно, либо параллельно, либо каждый индуктор 6 подключен к отдельному источнику питания, Пресс-форму устанавливают на неподвижной плите пресса в тепло- изолированной обечайке (не показано)..55 Пресс-форма работает следующим образом.При прессовании крупногабаритных изделий упаковку заготовки производят непосредственно на неподвижном столе. пресса. Сначала устанавливают нижний пуансон 3 с матрицей 1 и обоймой 2, в которую засыпают прессуемый порошок, устанавливают верхний пуансон 3 в сборе и,подключают токо подводы 10, идущие от компенсирующих емкостей преобразователей ТВЧ. Затем устанавливают теплоизолирующую обечайку, включают охлаждение индукторов 6 и нагрев, Разогрев рабочих торцов 4 пуансонов 3 происходит путем теплопередачи от выступов 5, расположенных по спирали от периферии к центру, Конст= рукция выступов 5 (фиг. 2) позволяет охватить эти выступы индуктором б так, что любой участок выступов 5 охватывают два . 20 смежных индуктирующих проводника, ток в которых на всех участках имеет противоположное направление, В результате действия эффекта близости индуктора и выступа, а также кольцевого эффекта, по поверхностям выступов 5 наводятся токи обратного направления и на глубину их проникновения в выступы 5 происходит их нагрев.Поскольку выступы 5 выполнены по спирали от периферии к центру и составляют единое целое с рабочими частями 4 пуансонов, путем прямой теплопередачи тепло от выступов 5 равномерно распространяется от выступов 5 к рабочим торцам пуансонов всей прессовой камеры пресс-формы.После разогрева пресс-формы до температуры горячего прессования производят нагружение пуансонов 3 давлением. После окончания прессования производят отключение электропитания и охлаждение прессформы вместе с изделием, Нагрузку на пуансоны 3 снимают при температуре, определенной техпроцессом. Далее производят распрессовку пресс-формы и извлекают изделие,Предлагаемая пресс-форма позволяет получить изделия из порошков тугоплавких соединений больших поперечных размеров при сравнительно небольшой их высоте,Конструкция позволяет улучшить качество прессуемых изделий путем снижения анизотропии свойств материала по объему(от периферии к центру) и расширить номенклатуру изделий.Конструкция позволяет получать уникальные крупногабаритные изделия из керамики. Такими изделиями могут быть, например, ротор газотурбинного двигателя большой мощности и другие иэделия из конструкционной керамики,Предлагаемая пресс-форма позволяет получить изделия из порошков тугоплавких соединений, температура горячего прессования которых превышает 2000 С,Сравнительные испытания известной пресс-формы и предлагаемой, имеющие одинаковые энергетические параметры, показали, что при нагреве заготовки диаметром 500 мм и высотой 70 мм до 2200 С температура на периферии и в центре заготовки практически не отличалась друг от друга (в пределах погрешности измерения +10 С), в то время каку известной эта разница составляет 70 - 100 С,Кроме того, предлагаемая конструкция потребляет мощность приблизительно на 25 ф меньше, чем известная.Экономический эффект предлагаемой пресс-формы заключается в повышении качества новых уникальных изделий из конструкционной керамики,Формула изобретения 1. Пресс-форма для горячего прессования иэделий из тугоплавких порошков, содержащая матрицу и размещенные в теплоизолированном индукторе пуансоны, о т л и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью расширения ее технологических возможностей за счет обеспечения прессования крупногабаритных изделий и повышения качества изделий, на нерабочих торцах пуансонов выполнен по крайней мере один спиралевидный выступ, а индуктор размещен эквидистантно ему с возможностью охвата последнего по всей его длине. 2. Пресс-форма по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что индуктор выполнен в виде сплошной шины, соединенной с трубопроводом для охлаждающей. среды.3, Пресс-форма по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что пуансоны выполнены составными из отдельных секторов,Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1230 ВНИИПИ ГосЭщЪ3 131а еЭ