Способ прессования изделий из порошка

(22)Заявлено 14.0979 (21) 2817244/22-02с присоелинением заявки рйпо делам нэебретеннй н открытнй(53) УДК 621, .762,4(088.8) Опубликовано 15,05.82, Бюллетень Ле 18 Дата опубликования описания 1 8 . 05, 82 И,В. Кононов, И.Е. Масленников, А.ИЧупеев и В,К. Шафранский(72) Авторы изобретения Экспериментальный научно-исследовательский институт кузнечно-прессового машиностроения(54) СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к формованию изделий из порошка.Известен способ прессования изделий из порошка в металлической прессформе, предусматривающий загрузку порошка в матрицу и уплотнение путем наложения статического давления 1 1,Недостаток способа состоит в том, что вследствие малой подвижности час 10 тиц порошка под давлением, в изделиях проявляется большая неравномерность распределения плотности по объему, что приводит к быстрому разрушению прессованногоили спеченного изделия.15 Кроме того, применение высокого давления прессования для порошков твердых и хрупких материалов способствует возникновению больших упругих напряжений в местах контактов между частицами и вызывает хрупкое разрушение этих участков при снятии давления, последнее приводит к тому, что формование изделий из порошков больших размеров и сложной формы становится практически невозможным изза низкого их качества.Известен способ вибрационного формования изделий из порошка, включаю-., щий загрузку порошка в форму и двухстороннее приложение вибрационных колебаний, при котором приложение нагрузок во время всего цикла уплотне" ния находится под постоянным статическим нагружением, получающим при наложении вибрации приращение нагрузки Г 2 1 .Недостатком этого способа является то, что порошок при уплотнении находится под. постоянным давлением, не дающим возможность испытывать прессуемому материалу наиболее благоприятный режим приложения и снятия на- грузок. Эффективность проткания пластической деформации в этом случае отсутствует, так как порошок находится постоянно под нагрузкой в объе- ме матрицы и его энергия перемещения921 7 4 3почти равна нулю, что исключает дополнительный эффект наклепа прессуемого материала,Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому эффекту является способ прессования изделий из порошка, включающий загрузку последнего в пресс-форму и уплотнение путем приложенияпульсирующей односторонней нагрузки 31,При использовании указанного способа пульсирующее давление создаетсяв верхнем цилиндре пресса: при понижении давления в верхнем цилиндре,нижний пуансон, находящийся под полным и постоянным давлением нижнегоцилиндра слегка передвигает зарядпорошка вверх, но заряд порошкасдвигается обратно вниз, встречаяболее сильное сопротивление сверху,когда давление поднимается снова домаксимума. Несовершенство данногоспособа состоит в том, что при осуществлении прессования порошка содносторонней пульсирующей нагрузкой, выравнивание по объему изделияплотности не происходит полностью,не устраняются возникающие при прессовании высокие упругие напряжения вместах контактов между частицами.Вследствие этого, номенклатура изделий также ограничена по размерам ипрос.оя по форме, что связано с ещенедостаточной подвижностью частицпорошка под односторонним пульсирующим давлением, и как следствие, изделия имеют неравномерную плоскостьпо объему и недостаточную прочность.Не устраняются затруднения при получении крупных и сложных изделийиэ порошков твердых и хрупких материалов, что ограничивает сферу использования метода,Цель изобретения - повышение качества изделий из порошковых материалов и расширение технологических воэможностей.Поставленная цель достигается тем,что в способе прессования изделийиз порошка, включающем засыпку порошка в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей нагрузки, пульсирующую нагрузку прикладывают синхронно с, нескольких взаимнопротивоположных сторон в течениевсего процесса уплотнения,Предлагаемый способ позволяет получать иэделия иэ порошков значительно больших размеров и сложнойФормы, Представляется возможным осуществлять прессование изделий иэ порошков твердых и хрупких материаловбез опасения возникновения в них высоких упругих напряжений в местахконтакта между частицами, чем подавляется хрупкое разрушение этихконтактных участков после снятия10 давления, Получаемая достаточно равномерная, ненапряженная и прочнаяукладка частиц с требуемой плотностью позволит решить наиболее эффективно задачу производства иэде 1 з лий с необходимыми свойствами иуменьшить при этом требуемое технологическое усилие,Управление структурообразованиемв процессе производства изделий из0 порошковых материалов на жнове физико-химической механики заключается в осуществлении принципа предельного разрушения первоначальных связей между структурными элементами25 для достижения их равномерного распределения и плотной упаковки, Данный принцип использован в предложенном способе прессования под действием пульсирующих нагрузок, ПриложениеЗ 0 пульсирующих нагрузок в процессепрессования разобщает и тем самымспособствует наиболее удобной взаимной ориентации частиц порошка. Приэтом также происходит разрушение рыхлых арочных структур, что обеспечивает укладку частиц под небольшимдавлением; достигается наиболее оптимальная и плотная упаковка,.значительно облегчается погружение пуансонов в порошок, увеличивается текучесть обрабатываемого материала.Для реализации способа на прессес пульсирующей нагрузкой устанавливают пульсатор, обладающий быстродействием при срабатывании нагрузочного45клапана, герметичностью, большой пропускной способностью тысячи литровв минуту). Во время каждой нагрузкион поддерживает стабильное давлениев рабочей полости цилиндра пресса50при изменении других параметров гид.росистемы, срабатывает по давлению,величина которого легко регулируется с пульта управления,Для изготовления иэделий применяют технологические схемы различных типов, холодное прессование со спеканием,хоподное прессование со спеканием и последующей обработкой5 , 9274 давлением и др. Пооперационное выполнение способа заключается в засыпке порошка в пресс-форму, 6 рессовании его пульсирующими нагрузками, снятии нагрузок и извлечении прес сованного изделия из пресс-формы. П р и м е р, Для осуществления технологического режима прессования иэделия пульсирующим давлением из 1 в материала на основе карбида циркония в пресс-форму диаметром 11,29 мм и высотой 10 мм ГОСТ 10937-64) заВибрационное двустороннее уплотнение Пульсирующее одностороннее прессование Пульсирующее двустороннее прессование Образец отрезанного от Брикет спрессованного Р+ЬР, Плоттс/см ност,г/см О+Рлдх Плоттс/см ность,г/см ПлотПЧ АХ тс/см 0 ностьг/см изделия 5,1 5,1 4,1 4,8 5,1 4,1 4,1 4,1 5,15 4,2 4,0 4,2 4 4 4,2 5)1 5,3 5,0 4,8 5,4 4,2 4,5 5,4 4,1 5,4 7 7 7 5,5 7 7 7 7 7 5,1 4,1 4,8 4,6 4,6 4,1 4,1 5,5 Каждое приведенное значение вычислялоськак среднее из трех измерений,Удельные давления 2, 4, 7 тс/см принятыв соответствии с ГОСТ 9849-73приводит к повышению плотности, Приодносторонней пульсации разбросплотности по высоте более значителени наибольшие величины плотности проявляются со стороны прессующего пуанКак следует из таблицы, двусторонняя пульсация дает возможность получать длинномерные изделия равной плотности по высоте, причем увеличение удельного давления с 2 до 7 тс/см Примечание: 1 сыпают порошок и прессуют на прессеусилием 315 тс с частотой 25-50 Гци амплитудой колебания пуансонов0,5 мм в течение 5 с. Оптимальныережимы пресса соответствуют следующим давнным: частота 50 Гц, амплитуда 0,5 мм, Исследуемые изделияимеют высоту 25 мм и диаметр 15 мми разрезают на части, каждая иэ которых имеет соответственно образцы1 2, 3, 4 и 5, Результаты плотностии равномерности ее распределенияпредставлены в таблице. 2+0,1 2+0,1 2+0,1 2+0,1 2+О, 1 4+0,1 4+0,1 4+0,1 4+0,1 4+0,1 7+0,1 7+0,1 7+0,1 7+0,17+О,1формула изобретения Составитель Л. ГамаюноваРедактор Н. Шильникова Техред Е, Харитончик Корректор А. Гриценко и ии ииии е еии е и и иииеиЗаказ 3075/11 Тираж 853 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Н, Раушская наб., д, М/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7. 927сона т.е. сверху иэделия). Двустороняя вибрация, хотя и позволяетсохранить равноплотность по высотеиэделия, но абсолютное значение плотности дает более низкое, 5Поэтому использование пульсирующих нагрузок при прессовании изделийиз порошков с двух взаимно противоположных сторон. позволяет существенно повысить качество прессовок оСпрессованные изделия подвергаютспеканию и последующей дополнительной допрессовке. Плотность после спекания составляет 90-924, а после допрессовки ковка, штамповка и др.) 15, 983. Температура спекания для карбида циркония может быть снижена с1800 С до 1600 С, а время выдержкис 1,5 ч до 30 мин. Точность геометрических размеров получаемых изделий 20соответствует 5 классу, а чистотаповерхности Зи 9 классу,Использование синхронно прикладываемых пульсирующих нагрузок в предложенном способе позволяет получать 25не только простые по форме изделиявысокого качества, но изделия больших размеров и сложной геометрии,для которых высота и форма существенного ограничения не имеют вслед- ЭОствие высокой подвижности частиц порошка в процессе прессования пуль-.сирующими нагрузками. Кроме того,открываются возможности прессования 115 8высокодисперсных порошков, для которых в ряде случаев представляется на дельнейших термических операциях снизить температуру спекания беэ ухудшения и замедления физико-химических процессов, обеспечивающих образование высокоплотных и прочных иэделий. Способ прессования изделий изпорошка, включающий загрузку последнего в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качествапрессуемых изделий и расширения технологических возможностей, пульсирующую нагрузку прикладывают синхронно с нескольких взаимно противоположных сторон в течение всего процесса уплотнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Федорченко И.М. и Андриевский Р.А, Основы порошковой металлургии. Киев, АН УССР, 1961, с, 1 Й 8150.2, Авторское свиДетельство СССРй 206928, кл. В 22 С 15/30, 1965.3. Де-Гроат Дж. Производство йзделий из металлического порошка.М., Машгиз, 1960, с. 93-91.