Способ формования длинномерных заготовок из порошка и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК11340 А 1 В 22 Г 3/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4784242/02 (22) 16.01.90 (46) 23,02.92. Бал, 1 Ф 7 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.З. Степаненко, Л,А, Исаевич, А.А. Веремейчик и Е,в, Ляхоеец (53) 621,762.4.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1452664, кл. 8 22 Р 3/20, 1987,Автокое свидетельстао СССР ЬЬ 952439, кл, В 22 Р 3/20, 1981. 2 (54) СПОСОБ фоРМОВАНИЯ ДЛИННО- МЕРНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способу формования длинномерных заГотовок из поровка, преимущественно из малоеастичных материалов типа оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью, Цель изобретения - повышение прочности соединения порций пороака. В матрицу 1 подают порцию пороака УВа 2 СозОТ-х и рабочим через пуансон 2 с полиуретанокой 3 и вставкой 4, имеющей ту1713740 же жесткость, что и накладка, уплотняют порошок и выдавливают из матрицы в виде стержневой заготовки 6 диаметром 15 мм. При этом поверхность А в уплотняемой порции порошка получается микрорельефной,в то время как выступающая над накладкой 3 часть вставки 4, деформируясь, фоРмирует полость с бочкообразной поверхностью б,.Изобретение относится к области по. рошковой металлургии, в частности к способам и устройствам для получениядлинномерных стержневых заготовок иэ охсидных порошков с,высокотемпературнойсверхпроводимостью.Известно устройство для формованиядлинномерных заготовок из порошка; с помощью которого реализован способ, включающий периодическую подачу порошка вматрицу отдельными порциями и их последовательное выдавливание с одновременным Формированием макрорельефнойповерхности соединения в каждой порцииуплотняемого материала;Это устройство содержит матрицу и соосно установленный в ней с возможностьюперемещения вдоль оси пуансон, выполненный с рифлениями на торце, контактирующем с уплотняемым порошком,Недостатком известного способа и уст-.ройства является невозможность получениядлинномерных иэделий из малоп.астичныхпорошковых материалов. На выходе из матрицы происходит разделение Формируемойзаготовки на части по границе соединенияпорций; При фармовании таким методомпластичных порошков прочность соединения между собой отдельных порций низкаяи не превышает 0,5- 0,6 прочности цельнойзаготовки такой же плотности.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому результату является способ. реализованный спомощью устройства для формования длинномерных заготовок из порошка, включающийпериодическую подачу последнего в матрицуотдельными порцфами и их последовательное выдавливание с одновременным формированием юикрорельефной поверхностисоединения в каждой предыдущей порцииуплотняемого материала с последующейпорцией,Указанное устройство содержит матрицу и соосно установленный в ней с возможностью перемещения вдоль оси пуансон с Ь 10 15 20 25 30 35 Затем извлекают пуансон 2 и засыпают в матрицу последующую порцию и повторяют выдавливание, при котором осуществляют соединение порций по поверхности Б. Получают заготовки длиной 170 мм, плотностью 0,78 теоретической плотности и относительной прочностью соединения 0,81. 2 с, и, ф-лы, 2 ил. накладкой из упругого. материала, закрепленной на рабочем торце.Применение известных способа и устройства позволяет при формовании пластичных материалов получить прочность по границе соединения порций порошка равную 0,8 - 1,0 прочности цельного брикета.Однако Формование малопластичных материалов, в частности оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимастью, не обеспечивает прочность. соединения, превышающую О,б прочности цельного брикета, Невысокие значения прочности обусловливают образование трещин в заготовках в процессе спекания или при их транспортировке.Целью изобретения является повышение прочности соединения порций при получении изделий иэ малопластичных материалов, в частности оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу Формования длинномерных заготовок иэ порошка, включающему периодическую подачу последнего в матрицу отдельными порциями и их последовательное выдавливание. с одновременным формированием микрорельефной поверхности соединения в каждой предыдущей порции уплотняемого мате риала с последующей порцией, одновременно с Формированием микрорельефной поверхности осуществляют формообразование полости с бочкообразной боковой поверхностью для механического зацепления порций между собой,В устройстве для Формования длинно- мерных заготовок из порошка, содержащем матрицу и соосно установленный в ней с возможностью перемещения вдоль оси пуансон с накладкой из упругого материала, закрепленной на рабочем торце, в накладке закреплена цилиндрическая вставка с выступом над рабочим торцом самой накладки, выполненная из упругого материала с50 55 15 20 25 30 35 45 жесткостью 0.4 - 1,0 жесткости материала наади.Получение в процессе формования полости в каждой порции уплотняемого порошка для механического зацепления этих порций между собой при.условии сохранения микрорельефной поверхности контакта с соседней порцией позволяет одновременно реализовать два механизма соединения. Один их этих механизмов основан на образовании металлических контактов между частицами уплотненной и вновь засыпанной порций за счет относительного сдвига этих частиц. При формовании поверхности соединения упругими накладкой и вставкой частицы порошка, контактирующие с ними, практически не деформируются по свободной поверхности, так как материал этих упругих элементов в процессе уплотнения заполняет впадины между частицами. Полученная таким образом поверхность представляет собой чередующиеся впадины и выступы с размерами, обусловленными размерами частиц порошка, т. е. эта поверхность является микрорельефной. При .уплотнении на ней очередного объема порошка относительный сдвиг частиц соседних порций обеспечивает соединение их между собой.Другой механизм соединения заключается в механическом зацеплении порций одной с другой путем формообразования полости в каждой порции вставкой из упругого материала, жесткость которого составляет 0,4 - 1,0 жесткости материала накладки. В процессе формования происходит сжатие вставки вдоль направления движения пуансона. При этом ее боковая поверхность принимает бочкообразную форму. После снятия нагрузкипервоначальные форма и размеры вставки восстанавливаются и она легко извлекается из полученной полости. При засыпке в эту полость очередной порции и последующем ее уплотнении происходит соединениепорций как за счет образования механического зацепления по бочкообразной поверхности, так и благодаря упругому последействию части порции, находящейся в соседнем объеме уже уплотненного порошка.Таким образом, прочное соединение порций в изобретении достигается благодаря созданию микрорельефа по всей поверхности контакта соседних порций, а также за счет получения замкового соединения между соседними порциями по бочкообразной поверхности. Наличие выступа, высота ко.торого больше высоты микрорельефа накладки, позволяет получать в формуемом порошке полость с бочкообразной боковой поверхностью, что и создает условия для повышения прочности соединения порций порошка между собой, Отсутствие этих факторов, каждого в отдельности или всех вместе приводит к снижению прочности соединения порций. При изготовлении вставки из упругого материала с большей жесткостью, чем у материала накладки, прочность соединения снижается, так как в этом случае деформация вставки незначительная и бочкообразная поверхность не образуется, Вставка, изготовленная из материала с жесткостью меньшей, чем 0,4 жесткости материала накладки, в процессе формования теряет устойчивость и сминается, не образуя полость в уплотняемом объеме порошка.На фиг, 1 схематично изображено устройство для формования длинномерных заготовок из порошка в стадии выдавливания, разрез; на фиг. 2 - то же, в момент извлечения пуансона из матрицы.Устройство содержит матрицу 1 для выдавливания, пуансон 2, установленный в матрице с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль ее оси. Один из торцов пуансона снабжен накладкой 3 из упругого материала, например полиуретана, неподвижно установленной с помощью крепления типа "ласточкин хвост". 8 накладке закреплена цилиндрическая вставка 4 с фиксирующим буртом, выполненная, например, из полиуретана или резины, При этом вставка 4 образует выступ по отношению к прессующему торцу накладки 3. Рабочая полость матрицы заполнена порошком 5,Способ формования длинномерных заготовок из порошка с помощью устройства осуществляют следующим образом.При перемещении пуансона 2 с рабочим усилием Р порошок уплотняется полиуретановыми накладкой 3, вставкой 4 и выдавливается из матрицы в виде стержневой заготовки б. При этом поверхности А в уплотняемом материале получаются микро- рельефными. а выступающая над накладкой 3 часть вставки 4 деформируется вдоль направления выдавливания, формируя полость с бочкообразной поверхностью Б, Затем пуансон 2 извлекают из матрицы 1, засыпают в нее очередную порцию порошка и выдавливание повторяют, В процессе уплотнения порции происходит соединение ее с предыдущим объемом порошка за счет образования механического зацепления по поверхности Б, Кроме того, на поверхностях А контакта соседних порций в результате относительного перемещения частиц образуются "мостики" схватывания, обеспечива40 45 50 ющие соединение порций и по этим поверхностям. Процесс формования повторяют в описанной последовательности до получения порошковой заготовки необходимой длины,Проведено формование длинномерных заготовок из порошка УВагСоз 07, обладающего высокотемпературной сверхпроводимостью, по известному и предлагаемому способам. Получены заготовки диаметром 15 и длиной 170 мм с относительной плотностью 0,78. Прочность соединения между собой отдельных порций порошка измеряется из испытаний образцов на изгиб и сравнивается с иэгибной прочностью цельных заготовок такой же плотности, полученных изостатическим прессованием. Относительная прочность соединения образцов, изготовленных известным способом, составляет 0,54, а предлагаемым 0,81. На поверхности образцов, полученных известным способом, по границе соединения обнаружены трещины шириной 0,02 - 0,05 мм,Сформованы также длинномерные заготовки иэ порошка нержавеющей стали марки Х 18 Н 19 Т известным и предлагаемым способами. Получены заготовки диаметром 15 мм и длиной 145 мм с относительной плотностью 0,82. Относительная прочность соединения образцов, изготовленных известным способом, составляет 0,59, а предлагаемым 0,85, Трещины на поверхности образцов по границам соединения порций не обнаружены.Объем засыпки порошка устанавливают таким образом, чтобы высота спрессованной порции приблизительно равна диаметру пуансона, В этом случае изменение плотности по длине каждой сформованной порции незначительно и не превышает 3. Исходя из этих соображений и выполненных экспериментов, отношение высоты выступающей части вставки к диаметру пуансона установлено в пределах 0,3 - 1,0. При значениях укаэанного отношения, превышающих 1,0, в сформованном прутке по границам порций образуются поперечные трещины. Отношение высоты выступающей части вставки к диаметру пуансона меньшее, чем 0,3, обусловливает снижение относительной прочности соединения порцийниже значения 0,8. 5 10 15 20 25 30 35 Использование предлагаемого способа и устройства приполучении изделий их малопластичных материалов, в частности оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью, обеспечивает повышение прочности соединения между собой порций порошка эа счет формирования микрорельефной поверхности соединения в каждой порции уплотняемого материала совместно с формообразованием полости для механического зацепления соседних порций, которая образуется вставкой из упругого материала, закрепленной в упругой накладке и выступающей над ее прессующим торцом. При этом жесткость материала вставки составляет 0,4 - 1,0 жесткости материала накладки,Ф о р мул а и э обре те н ия 1. Способ формования длинномерных заготовок из порошка, преимущественно из малопластичных материалов типа оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью, включающий периодическую подачу порошка в матрицу отдельными порциями и их последовательное выдавливание с одновременным формированием микрорельефной поверхности соединения в каждой предыдущей порции уплотняемого материала с последующей порцией, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности соединения порций, одновременно с формированием микрорельефной поверхности осуществляют формообразование полости с бочкообразной боковой поверхностью для механического зацепления порций между собой,2, устройство для формования длинно- мерных заготовок из порошка. преимущественно из малопластичных материалов типа оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью, содержащее матрицу и соосно установленный в ней с возможностью перемещения вдоль оси пуансон с накладкой из упругого материала, закрепленной на рабочем торце, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности соединения порций пороша, в накладке закреплена цилиндрическая вставка с выступом над ее рабочим орцом. выполненная из упругого материала с жесткостью 0,4 - 1,0 жесткости материала накладки.1713740 Составитель А,Веремейчик Твхред М.Моргентал Корректор С.Шеекун дактор Н.бобк зводставнно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ %2 Тираж Подписное ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытилм ври ГКНТ СС 113036, Москаа, Ж-З 5, Рауаская наб 4(5