Устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных труб из порошка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 87689 А 22 ГЗ/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР)ч. 1344515, кл. В 22 Г 3(20. 1985.Лажечников Е.Б. и др. Дискретно-не прерывное выдавливание заготовок из порошка. Металлургия, вып. 24, Минск,Высшая школа, 1990, с, 109-112,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНО-Н ЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ТРУБ ИЗ ПОРОШКА(57) Сущность, при рабочем ходе пуансона 2порошок уплотняется в контейнере 1 и по каналу поступает в полость матрицы на периферию ее наибольшего поперечного сечения на уровне оси оправочного стержня 5. При этом происходит поворот матрицы и оправочного стержня вокруг осей вращения в подшипниках 4 и 6 на некоторый угол, соответствующий объему поступления предварительно уплотненного в контейнере порошка за цикл прессования. При повторных циклах загрузки порошка в контейнер, его уплотнении и выдавливании в полость матрицы происходит последовательное"заполнение полости матрицы равномерно по ее поперечному сечению и далее обжатие однородной массы порошка при прохождении его через коническую матрицу в длин- номерную трубу с равномерным распределением плотности. 1 ил.фИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам, обеспечивающим получение труб иэ порошка.Известно устройство для формования труб из порошковых материалов, содержащее пуансон, матрицу, в верхней части которой и соосно с ней расположена вставка, имеющая полость, с расходящимися от ее оси кана 4 ами и оправочный стержень, закрепленный,. в нижней части вставки,Благодаря наличию вставки происходит предварительное уплотнение в ней порошка. который при выдавливании в полость матрицы через расходящиеся каналы разделяется на потоки, переформировываемые в полости матрицы по мере поступления новых порций порошка в контейнер в длинно- мерную трубу Недостатком описанного устройства является невозможность получения труб неограниченной длины, а сле-. довательно, и невозможность включения указанного устройства в непрерывный автоматизированный процесс производства изделий иэ порошка, который включал бы не только формование, но и их спекание.Невозможность получения труб неограниченной длины при использовании данного устройства обусловлена вертикальным направлением формования и выхода изделия, а в этом направлении, как известно, универсальное прессовое оборудование обеспечивает возможность получения изделий ограниченной длины, зависящей от размеров и конструктивных особенностей применяемого оборудования и способа его установки (например, над ямой и т,д,),Известны также устройства для экструдирования длинномерных изделий из порошка при помощи шнекового механизма (авт.св, 1053968, авт,св, 1134295, кл, В 22 Р 3/20). Данные устройства позволяют получать трубы неограниченной длины, по скольку направление оси зкструдирующего шнека может быть горизонтальным. Однако получаемые изделия имеют низкое качество. обусловленное колебаниями плотности, а следовательно; и прочности по их длийе в результате особенностей экструзии порошка шнеком, При экструзии порошка шнеком иэделие формируется осевым сжатием уплотняемого и перемещаемого в матрице порошка в виде спирали, соответствующей форме канавки шнека, что и приводит к аниэотропии свойств из-эа образования винтовой поверхности. разделяющей витки уплотненного порошка и обуславливая появление.нинтообразных трещин в изделии после спекания, Кроме того, шнековым механизмом невозможно создать усилие,которого в матрице расположено на уровне55 ее оси, при этом матрица и оправочныйстержень установлены с воэможностью вращения,Благодаря наличию в контейнере канала с выходным отверстием, располагаемым в матрице на уровне ее оси, и установке 1020253050 обеспечивающее высокую плотность заготовки,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для дискретно-непрерывного формования длинно- мерных изделий из порошка (Е.Б.Ложечников и др. Дискретно-непрерывное выдавливание заготовок из порошка, Металлургия, вып,24, Минск, Высшая школа, 09.1990, с, 109 - 112), содержащее контейнер, пуансоны, матрицу с конической рабочей поверхностью и соосно установленным в ней оправочным стержнем перпендикулярно оси пуансона.Благодаря расположению оси рабочей поверхности матрицы в горизонтальном направлении достигается возможность формования труб из порошка неограниченнойдлиныОднако данное устройство не позволяет получать длинномерные изделия с равномерным распределением плотности в поперечном сечении - плотность слоев порошка,формируемых в подпуансонной области (вместе выхода полости контейнера в полость матрицы), выше плотности диаметрально расположенных слоев порошка вследствие падения давления при уплотнении порошкового материала с давлением от торца тьансона, характерное для одностороннегопрессования по известной экспоненциальной зависимости (Жданович Г.М.Теорияпрессования металлических порошков, - М.,Металлургия, 1969 - 264 с), что и обуславливает неравномерную усадку иэделий приспекании, искажающую форму и размеры, ипоявление в них поперечных трещин.Цель изобретения - улучшение качестватруб за счет повышения равномерности распределения плотности в их поперечном сечении,Поставлейная цель достигается тем, чтов известном устройстве для дискретно-непрерывного формования длинномерных изделий иэ порошка, содержащем контейнер с пуансоном, матрицу с конической рабочей поверхностью и соосно установленным в ней перпендикулярно пуансону оправочным стержнем, торцевая поверхность матрицы сопряжена с боковой поверхностьюконтейнера, а его полость соединена с полостью матрицы каналом, выходное отверстие30 35 40 45 50 55 сматрицы и оправочного стержня с возможностью вращения достигается получение длинномерных труб неограниченной длины с равномерным распределением плотности вследствие поступления порошка из контейнера в полость матрицы, таким образом, что каждый цикл прессования приводит к повороту матрицы и оправочного стержня на угол, соответствующий объему загружаемогь в контейнер порошка, что, в свою очередь, приводит к последовательному заполнению полости матрицы порошком, уплотненным до одной и той же степени, равномерно по всему ее поперечному сечению.Предлагаемое устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных изделий из порошка поясняется чертежом, на котором схематично показан его общий вид.Устройство состоит из контейнера 1 с каналом, пуансона 2, матрицы 3, установленной в подшипниках 4 к боковой поверхности контейнера 1 и оправочного стержня 5, установленного в подшипниках 6 соосно матрице 3 и перпендикулярно пуансону 2. Выходное отверстие канала контейнера располагается в матрице на уровне ее оси,Угол наклона канала к оси контейнера(оси пуансона) и его длина, лимитируемые прочностью стенок контейнера, должны быть минимальными, Увеличение этих величин приводит к возрастанию усилия выдавливания предварительно уплотненного в контейнере порошка в полость матрицы вследствие дополнительных затрат энергии на преодоление контактного и межчэстичного трения в порошке при изменении направления его течения при переходе иэ полости контейнера в канал,Устройство работает следующим образом.При рабочем ходе пуансона 2 порошок уплотйяется в контейнере 1 и по каналу поступает в полость матрицы на периферию ее наибольшего поперечного сечения нэ уровне оси опрэвочного стержня 5. При этом происходит поворот матрицы и оправочного стержня вокруг осей вращения в подшипниках 4 и 6 на некоторый угол,соответствующий обьему поступления предварительно уплотненного в контейнере порошка за цикл прессования. При повторных циклах загрузки порошка в контейнер, его уплотнении и выравнивании в полость матрицы происходит последовательное заполнение полости матрицы равномерно по ее поперечному сечению и далее обжатие однородной массы порошка при прохождении его через коническую 5 10 15 20 матрицу в длин номерную трубу с равномерным распределением.П р и м е р. В предлагаемом устройстве, установленном на гидравлическом прессе усилием 2000 кН, производили прессование порошка БК 2 о (карбид вольфрама - 80;, остальное - кобальт) с добавлением парафина (10 О и 6 О по массе) в качестве пластификатора.Основные размеры пресс-формы; диаметр калибрующей части матрицы Ок = 50 мм, диаметр калибрующей части оправочного стержня Ос, = 2, мм, максимальный диаметр матрицы 0 = 72 мм, диаметр пуансона бп = 15 мм, угол конусности рабочей поверхности матрицы а-. 10 О, диаметр канала контейнера дк = 15 мм,угол наклона канала к оси контейнера (оси пуансона) 45, а его длина - 40 мм.В неустановившейся фазе процесса прессования при заполнении матрицы порошком усилие прессования постепенно возрастало и достигло 70 кН в установившейся фазе процесса при выдавливании трубной заготовки диаметром 50 мм с отверстием 20 мм при содержании 10;ь парафина в смеси и 190 кН - при 67 ь парафина.Путем многократного повторения циклов прессования в предлагаемом устройстве были получены трубные заготовки длиной до 2000 мм. Полученные заготовки имели гладкую, бездефектную внутреннюю и наружную поверхности,Спекание заготовокдлиной 500 мм производили по обычному для твердого сплава режиму(в атмосфере остросушенного водорода), Спеченные заготовки имели гладкую цилиндрическую поверхность без трещин и других видимых дефектов, Искривление оси заготовок не наблюдалось,. Для получения заготовок аналогичных размеров с помощью известного устройства прототип) использовали пресс-форму с размерами диаметров рабочей поверхности матрицы, пуансона и оправочного стержня предлагаемого устройства.Прессование осуществляли нэ том же гидравлическом прессе последовательной засыпкой порций порошка в контейнер и последующим включением хода пресса,При усилии 75 кН происходйло выдавливание трубной заготовки с наружным диаметром 50 мм, внутренним - 20 мм из порошка ВКс 10 О парафина по массе.Заготовки, длиной до 1500 мм не имели видимых дефектов, После спекания заготовки, длиной 500 мм. имели гладкую цилиндрическую поверхность, без трещин, Однако оказались искривленными по оси - в слоях трубной заготовки, расположенных диамет.7 счет равномерного распределения плотности,Составитель А,Думчев Редактор Техред М,Моргентал Корректор Э,ЛончаковаЗаказ 33 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государс 1 венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издатепьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 рально пуансону произошла большая усадка материала при спекании в связи с пониженной первоначальной плотностью,При спекании в жесткой оболочке, предотвращающей изгиб заготовки, на поверх.ности последней образовались поперечныетрещины,При использовании данноо устройствадля формования:трубных заготовок из порошка ВКс 6,6 парафина получить бездефектные заготовки не удалось. Привыходе из калибрующей части матрицы наповерхности трубной заготовки образовывались кольцевые трещины вследствие возросшего градиента плотности в еепоперечном сечении.Как видно из приведенного примера,применение предлагаемого устройстваобеспечивает дискретно-непрерывное формование длинномерных труб неограниченной длины, имеющих хорошее качество за Формула изобретения5 Устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных труб из порошка, содержащее контейнер спуансоном, матрицу с конической рабочейповерхностью и соосно установленным в10 ней перпендикулярно пуансону справочным стержнем, от л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью улучшения качества труб за счетповышения равномерности распределенияплотности в их поперечном сечении, торце 15 вая поверхность матрицы сопряжена с боковой поверхностью контейнера, их полостисоединены каналом, выходное отверстиекоторого в матрице расположено на уровнеее оси, при этом матрица и оправочный20 стержень установлены с возможностью вращения,