Способ непрерывного прессования порошков

(19) 3 2 50 4 В 22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРделАм изОБРетений и ОткРытий(72) В.А.Филимонов, Н.А.Лобастов, М.Т.Брежнев и Е.И.Степанов (53) 621.762.4.043 (0888) (56) Авторское свидетельство СССР У 417242, кл, В 22 Р 3/02, 1974.Авторское свидетельство СССР В 1049188, кл. В 22 Р 3/20, 1982. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВ(57) Изобретение относится к способу непрерывного прессования порошков. Цель изобретения - повышение качества изделий. Композиционный материал подают в матрицу через зазор в пуансоне при наглухо замкнутом выходе. К матрице прикладывают крутящий момент с частотой вращения 45 об/мин. При достижении давления подпора 336 кН размыкают выход матрицы и выдавливают материал. Повышение качества изделия достигается тем, что загрузку порошка. осуществляют,непрерывно через пуансон со сквозной полостью при вращении матрицы, перед выдавливанием на вьжоде матрицы осуществляют подпор, а выдавливание проводят при прикладывании давления по радиусу, причем давление выбирают2 П по формуле И = К Р(о) с)а, 2 и2 табл.о2732122Непрерывно вдавлинаемый материалв основную массу увеличивает плотность основной массы в матрице, приэтом создается давление А массы материала на клиновую (формующую) поверхность торца пуансона,Клиновая (Формующая) поверхностьс таким же давлением - Р давит наосновную массу(т.е. отталкивает формуемую поверхность основной массыв противоположную сторону) и придостижении давления подпора, равного А = (0,8-0,95) Р, выход матрицы размыкают и основная масса вматрице выдавливается через мундштук.В зависимости А =-(0,8-0,95)РА = р Б - давление, заданное технологией выдавливания20конкретного материала,Н;Р - удельное давление выдавливания, Н/м;Я - поперечное сечение матрицы, м25 Р - давление формующей поверхности на формуемую(нормальная реакция),Н; 0,8-0,95=Р/130 к. =0,080,15 - коэффициент трения в плоскости формования;И=2 Мр /Д - усилие, перемещающее Формуемую поверхность относительно формующей, Н;Мр - крутящий момент, приложенный к матрице, Н м;Д - диаметр матрицы, м.Создание на выходе матрицы подпора, равного А = -(0,8-0,95)Р, позволяет устранить поверхностные дефекты, так как при неподвижных поступательно инструментах (матрица, пуансон) выравнивается разница в скоростях истечения материала в центральной части и в периферии, при этомпри А 4 -Р:произойдет заклинивание.Формуемой поверхности относительноФормующей, а при А ( -(0,8-0,95)Р -уменьшение давления истечением материала через мундштук, вызывающееуменьшение плотности заготовок.Кроме этого, за счет измененияобъема (полости) между формуемой иФормующей поверхностями давление,При замкнутом наглухо выходе из матрицы материал, заполняя ее, образует сплошную основную массу с Фор 40 муемой поверхностью, скользящую по неподвижной формующей (клиновой) поверхности.В матрице происходит уплотнение за счет непрерывного вдавливания в основную массу Формуемого материала, поступающего на формуемую поверхностьчерез зазор в клиновой поверхности непрерывно, т.е. в плоскости формования (плоскость, ограниченная формуемой и Формующей поверхностями) образуется полость между концом и началом клиновой поверхности, уменьшающаяся в объеме от начала, в которую непрерывно подается материал по радиусу, уплотняясь за счет изменения объема полости между Формуемой и Формующей поверхностями. 1 1Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам непрерывного прессования порошкообразных композиционных материалов, таких как медный порошок, мелкозернистая коксо-пековая композиция и другие.Цель изобретения - повышение качества изделий.На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуществления предлагаемого способа, общий вид; на Фиг. 2 - зависимость равномерно прикладываемого по радиусу К вдавливаю- щего усилия Р от углового перемещения Формующей поверхности.Устройство для осуществления предлагаемого способа непрерывного прессования порошкообразных и композиционных материалов состоит из матрицы 1 и пуансона 2 с заклинивающей поверхностью в виде клина.Матрица 1 выполнена с возможностью вращательного движения относительно пуансона 2, торец которого выполнен в виде клиновой поверхности с началом и концом, сходящимися по радиусу.Клиновая поверхность между концом и началом снабжена зазором по радиусу для подачи материала.Способ реализуют следующим образом.Материал подают во вращающуюся матрицу 1 через зазор в торце пуансона 2. коэффициент подпора;усилие, препятствующееперемещению ФормуемойповерхностиотносительноФормующей, Н;10 В плоскости формования давление прессования (усилие) Р со стороны 55 формующей поверхности на формуемую изменялось с углом поворота с 1 формуемой поверхности. з 1273 прикладываемое в плоскости Формования по радиусу, изменяется от значений Рдо Р в зависимости отмин М 4 Ксуглового перемещения формуемой поверхности, т.е. давление прессования, прикладываемое по формуемой поверхности с математической зависимостью, позволяет равномерно вдавливать материал и концентрировать усилие продавливания по радиусу, приводя формуемый материали к динамическому состоянию, что в совокупности улучшает качество изделий.П р и м е р 1. При прессовании композиционного материала брали 15 мелкозернистую коксо-пековую композицию на основе прокаленного кокса, состоящего из наполнителя (КНПС) 74%+1%, связующего (пек каменноугольный среднетемпературный) 25,86 20 + 1%, пластификатора (олеиновая кислота) 0,14%+0,01%, нагретую в процессе смешивания до температуры 393 К и подавали в матрицу диаметром через зазор (площадью 2,25 10 м 2) в пуан соне при наглкхо замкнутом выходе.Для обеспечения необходимого давления материала в матрице, равного 320 кН (давление, необходимое для выдавливания материала через мунд штук при заданной технологии прессования), к ней прикладывали крутящий момент 4 кН м с мощностью привода 5,5 кВт и частотой вращения 45 об/мин.При достижении давления подпора, равного 336 кН (что соответствовало уравнению 320-0,95 Р), размыкали выход матрицы и выдавливали материал через мундштук диаметром 150 мм,при 40 этом коэффициент трения между формуемой и Формующей поверхностями брали равным 0,08 (пара, сталь - углеграфитовый материал).Давление подпора (нормальная ре-, 4 акция) Фиксировали тензодатчиками, установленными на торце пуансона.Тензодатчики размещались зеркально клиновой поверхности по окружностям диаметром 0,28, 0,15, 0,10 м с интервалом 11/2, начиная от начала клиновой поверхности.212 Н/2 3/211рад Р80кН 145 220336 В процессе прессования матрицунагревали до температуры 400 К и втаком режиме прессовали.Полученные заготовки диаметром150 мм и высотой 400 мм подвергалисьобжигу до температуры 1623 К в течение 180 ч.П р и м е р 2. При прессованиикомпозиции состава наполнитель(КНПС) 77%+1%, связующее (пек каменноугольный среднетемпературный)25,84%+0,5%, пластификатор (олеиновая кислота) О, 16%+0,01% процесспрессования аналогичен примеру 1 заисключением того, что для обеспечения давления материала в матрице,равном 3 МН, к ней прикладываликрутящий момент 36 кН м с мощностьюпривода 45 кВт и частотой вращения12 об/мин.При достижении давления подпора,равного 3, 15 МН, размыкали выходматрицы и выдавливали материал через мундштук.П р и м е р 3. При прессованиипорошкообразного материала бралимедный порошок ПМС и подавали в матрицу объемом 2,5610м через зазор в пуансоне 410 м при наглухозамкнутом выходе,Необходимое по технологии выдавливания давление материала в матрице брали равным 134 кН.К матрице прикладывали крутящиймомент 2,7 кН м с мощностью привода4 кВт и частотой вращения 60 об/мин.При достижении давления подпора,равного 180 кН (143= -0,8 Р), размыкали выход матрицы и выдавливали материал через мундштук, при этом коэффициент трения брали равным 015(пара, сталь - медь).В процессе прессования были получены заготовки диаметром 50 мм ивысотой 100 мм.После прессования заготовки спекали при температуре 1673 К в течение 6,5 ч.из Н/м ч градч гр Извест 0 2 1 10 6 3 1 О Предла- гаемдй,5610- 180 810 1,81 имечаииее выдавливанияи на изгиб и с- пределы прочналия;1, Н,е спекания (обо и злектропров 7 - объем матрицы; Р -ф 5сзкЫ , 6 - пределы точжатие после спекания; 6,ости на изгиб и снятие до тепло и злектропроводность инга) соответственно;Н одность до спекания,Пр усилинос8спепосл 5 12732Результаты прессования известным и предлагаемым способами приведены в табл, 1 и 2 (в табл. 1 приведены значения прессования известным и предлагаемым способами композицион 5 ного материала, в табл. 2 - порошкообразного материала). Как следует из приведенных данных при прессовании изделий предла О гаемым способом значительно повьппаются механические свойства заготовок, т.е. по сравнению с известнымспособом предел прочности на сжатиеувеличился в первом примере в 14,4 5раза, а во втором - в 8,5, кромеэтого, тепло и злектропроводностьувеличились в 36,5 и 2,5 раза соответственно. 20Использование изобретения позволяет улучшить качество изделий за счет повышения механических свойств, таких как прочность на сжатие, изгиб и других, а также за счет повы щения тепло- и электропроводности, что обеспечивает снижение брака отпрессованных изделий на 30-407. после спекания (обжига) заготовок. 12 ЬФормула изобретенияСпособ непрерывного прессованияпорошков, включающий загрузку пороц 1 ка в полость матрицы и выдавливаниепуансоном, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качестваизделий, загрузку порошка осуществляют непрерывно через пуансон со сквозной полостью при вращении матрицы,перед выдавливанием на выходе матрицы осуществляют подпор, а выдавливание проводят при прикладывании давления по радиусу, причем давлениевыбирают по Формуле2 ПУ = К Р(а).да,Огде И - работа, совершаемая в плоскости выдавливания за одинполный оборот Формуемойповерхности относительноФормующей, Дж;а - угловое перемещение Формуемой поверхности относительно Формующей, рад;Р(а) - давление выдавливания, прикладываемое по радиусу набесконечно малую длину, Н;К - радиус пуансона, м. 1,8 10 4,1 10" 4 10 ф127321 2 д/ П И/ уьпс 5 ое перВиеУю РТщУц Р 8,2велеваКорректор В.Бутя Составитель Т Техред В.Када едактор Е.Копч Т каз 63 ВНИИПИ Госуд по делам и113035, Москв изводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 247 во Я Фуго 757 Подписноственного комитета СССРбретений и открытий И, Раушская наб., д.4/5