Способ изготовления изделий из порошка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 785807 02 5)5 В 2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕ НТ СССР) О ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ОРСК того, из-за низкой прочности часто происходит разрушение заготовки при извлечении ее из пресс-Формы.Наиболее близким решением, принятым в качестве прототипа, является способ изготовления твердосплавных пуансонов, который включает разбивку формующей камеры пресс-формы на гнезда промежуточными пуансонами, засыпку шихты в гнезда дозированными весовыми порциями, начиная с гнезд наименьшей высоты, последовазвестен способ изготовления изделий тельное Формование отдельных элементовизделия промежуточными пуансонами на одинаковый уровень, прессование пуансонов, поперечное сечение которого соответствует наибольшему поперечному сечению изделия и спекание.К недостаткам данного способа изготовления твердосплавных пуансонов следует отнести его низкую производительность, а также высокий процент брака, связанный с тем, что рабочие элементы прессуемых заготовок из-за своей низкой прочности ча(21) 4824986/02(71) Институт сверхтвердых материалов АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро химфотопрома(72) И. Я, Аронин, В. Н. Гришанов, В, Ф. Селех, А. Ф. Моргаль, В, А. Скрябин и Е, И. Онищук (56) Радомысельский И, Д., Печентковский Е. Л,и Сердюк Т. ТПресс-формы для порошковой металлургии. Расчет и конструирование, Киев: Техника, 1970, с, 55-56,Авторское свидетельство СССР М. 1519842, кл. В 22 Р 3/02, 1987. Изобретение относится к порошковои металлургии.При вырубке перфорационных отверстий в кинофотопленке в химико-Фотографической промышленности применяются специальные пуансоны. Они представляют собой твердосплавные сложнопрофильные фасонные детали, имеющие значительные перепады в сечении как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, а также множество различных отверстий. из порошка, которыи включает засыпку порошка, предварительное Формование, окончательное прессование пуансоном, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению прессуемой заготовки и спекание. Этот способ изготовления имеет такой недостаток, как невозможность получения при прессовании равноплотных заготовок, имеющих в пределах одного перехода в вертикальной плоскости резкие переходы в горизонтальной плоскости, Кроме(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА(57) Сущность: разбивают полость матрицы пресс-формы на гнезда для формования основания и боковых рабочих элементов твердосплавного пуансона жестко связанными между собой перегородками и осуществляют засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, определяемыми соотношениями, связанными с массами основания и рабочих элементов пуансона. Перед прессованием перегородки удаляют и прессуют порошок пуансоном с поперечным сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению изделия, 3 ил 1 табл, 178580715 20 25 30 35 40 45 50 55 ющем 1,6 гп, приводит к перепрессовке и гдрасслою, Засыпка шихты в гнездо, формуюсто разрушаются при извлечении прессовки из пресс-формы,Целью изобретения является повышение производительности изготовления и выхода ГОднОГО,Это достигается тем, что в способе изготовления твердосплавных пуансонов в виде основания с боковыми рабочими элементами для вырубки перфораций,включающем разбивку полости матрицы 10 пресс-формы на гнезда для формования основания и боковых рабочих элементов, засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, предварительное формование, прессование пуансоном прессформы с поперечным .сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению твердосплавного пуансона, и спекание, разбивку полости матрицы на гнезда осуществляют жестко связанными между собой перегородками, дозу шихты для формования рабочего элемента пуансона берут равной (13-1,6)гп, а дозу для формования основания, равной гп 1-(1,2-2,4)т, где а и п 11 - массы рабочео элемента и основания спеченного пуансона, а перед прессованием перегородки удаляют. Кроме того предварительное формование выполняют с помощью вибрации. Разбивка полости матрицы на гнезда жестко связанными между собой перегородками позволяет увеличить производи.тельность операции засыпки шихты, а также дает возмокность гнездам сохранять устойчивость в процессе воздействия вибрации. Засыпка шихты в гнезда для формоаания рабочего элемента пуансона в количестве, равном (1,3 - 1,6)гп, а в гнездо для формования основания пуансона в количестве, равном в 1-(1,2-2,4)щ, где в и в 1 - вес соответствующих частей спеченной заготовки, позволяет значительно увеличить прочность соединения рабочих элементов (ножек) пуансона с его основанием. При этом хотя плотность этих элементов пуансона получается несколько завышенной по сравнению с плотностью его основания, тем не менее это не приводит к расслою, а также серьезным короблениям и искажениям формы пуансона в процессе спекания, Засыпка шихты в количестве менее 1,3 гп, где п 1 - масса соответствующей части спеченной заготовки, не позволяет достичь необходимой прочности соединения рабочих элементов (ножек) пуансона с его основанием, для того чтобы извлекать из пресс-формы прессовки без поломок последних.Засыпка шихты в количестве, превышащее основание пуансона, в количестве, равном гп 1-(1,2-2,4) гп, позволяет оставлять общую величину навески неизменной при увеличении дозы шихты, подаваемой в места, формующие рабочие элементы пуансона 1,3 - 1,6)гп, Уменьшение дозы шихты, засыпаемой в гнездо, формующее основание пуансона, на величину (1,2 - 2,4)е не приводит к уменьшению прочности спрессованной заготовки, а также к заметным изменениям после спекания размеров пуансона, искажению его формы,Под п 1 и п 11 следует понимать массы равноплотных частей спеченного пуансона, т, к, спекание твердого сплава происходит в присутствии жидкой фазы и плотность по объему заготовки выравнивается и практически становится равной аддитивной плотности материалов составляющих твердый сплав. Величины гп и щ 1 определяются расчетным путем, Зная удельный вес спеченного твердого сплава р и вычислив объемы отдельных частей твердосплавного пуансона (Ч и Ч 1), можно легко определить их вес (в= Чр; в 1= Ч 1 р),Выполнение предварительного формования шихты с помощью вибрации до извлечения перегородки позволяет в пределах каждого гнезда быстро и равномерно распределить шихту, что практически невозможно сделать с помощью иглы из-за большого количества знаков, формующих множество отверстий в основании пуансона.Таким образом, все перечисленные признаки являются существенными и направлены на достикение единой цели - повышение производительности изготовления и выхода годного,На фиг, 1 изображено прессуемое изделие; на фиг. 2 - полость матрицы пресс-формы, разделенная перегородками на отдельные гнезда; на фиг. 3 - схема перемещения порошка при прессовании заготовки.Способ заключается в следующем.Полость матрицы пресс-формы, образованную щеками 1, вкладышами 2, нижним пуансоном 3 и стержнями 4, разбивают с помощью жестко связанных между собой перегородок 5 на ряд гнезд (фиг. 2). В эти гнезда засыпают порошок отдельными порциями, Засыпку шихты в гнезда для формования рабочего элемента пуансона производят в количестве, в 1,3-1,6 раз превышающем вес соответствующих частей спеченной заготовки, а в гнездо для формования Основания заготовки - в количестве соответствующем величине а 1 - (1,2-2,4)а,е щ и п 1 соответственно вес рабочегоэлемента и основания пуансона в спеченном состоянии. После этого пресс-форму устанавливают в струбцину и помещают на вибростол, Производят предварительное формование шихты в гнездах с помощью вибрации, При этом порошок равномерно распределяется в пределах каждого гнезда, После этого удаляют перегородку из прессформы, вставляют верхний пуансон 6 и производят прессование. Затем заготовку аккуратно извлекают из пресс-формы, сушат и спекают,Так как в гнездах А шихты находится в 1,3 - 1,6 раза больше веса соответствующей части пуансона в спеченном состоянии, часть шихты из этих гнезд перемещается в гнездо, формующее основное тело заготовки(фиг. 3). Таким образом, плотность и прочность рабочих элементов пуансона и его основания получается более высокой. Это позволяет извлекать прессовки из прессформы, не подвергая их разрушению, Более высокая плотность рабочих элементов пуансона по сравнению с его основанием не приводит к расслою, а также серьезным короблениям и искажениям формы пуансона в процессе его спекания,П р и м е р. Описанным способом была получена партия твердосплавных пуансонов для вырубки перфорационных отверстий. Размеры спрессованных заготовок приведены на фиг. 1. Марка твердого сплава ВК 20 ГОСТ 3882 - 74. Доза шихты, засыпаемая в гнездо для формования рабочего элемента пуансона составляла 3,4 г, что соответствовало массе спеченного рабочего элемента (т), умноженной на коэффициент 1,4. Доза шихты, засыпаемой в гнездо для формования основания пуансона составляла 46,2 г, что соответствовало массе спеченного основания (е 1) с вычетом массы спеченного рабочего элемента пуансона (гп), умноженной на коэффициент 1,6 (см. таблицу 1). Насыпная плотность шихты была во всех гнездах примерно одинакова и составляла 3,5 г/см . Относительная плотность спрессованных рабочих элементов пуансона должна составлять 80%, а его основания 60%, Учитывая, что плотность спеченного сплава ВК 20 равна 13,5 г/см, толщина спрессованной ножки 3,75 мм, а основания 7,5 мм, были определены необходимые величины хода верхнего и нижнего пуансона.Необходимая величина хода верхнего пуансона для достижения относительной плотности рабочих элементов, равнойл 80%,3,75-у- --- 3,75=8 мм,13,5 0,8соном (фиг.2). Прессование как верхним, так 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 основания пуансона, равной 600,7,5- 7,5=9,8 мм,13,5 О,б 1 Таким образом, величина хода верхнего пуансона составила 8 мм, а необходимую подпрессовку основания пуансона на 9,88= 1,8 мм для достижения относительной плотности 60% осуществляли нижним пуан и нижним пуансоном вели "до упора". В спрессованных заготовках отсутствовали разрушения, сколы трещины, Не был обнаружен расслой, Размеры заготовки после спекания соответствовали заданным, Искажения формы были минимальны.По сравнению со способом прессования, принятым в качестве прототипа, производительность изготовления твердосплавных пуансонов повысилась на 40%, а выход годного при этом увеличился на 80%,Окидаемый экономический эффект от использования заявляемого изобретения на единицу продукции (одна твердосплавная заготовка) составит 0,88 руб.Ориентировочная потребность народного хозяйства в объектах с использованием заявляемого изобретения 25000 штук в год.Ожидаемый годовой экономический эффект от максимального объема использования изобретения составит 22000 руб.Формула изобретения 1. Способ изготовления изделий из порошка, преимущественно твердосплавных пуансонов в виде основания с боковыми рабочими элементами для вырубки перфораций, включающий разбивку полости матрицы пресс-формы на гнезда для формирования основания и боковых рабочих элементов, засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, предварительное формование, прессование пуансоном пресс-формы с поперечным сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению твердосплавного пуансона, и спекание, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности изготовления и выхода годного, разбивку полости матрицы на гнезда осуществляют жестко соединенными между собой перегородками, дозу шихты для формования рабочего элемента пуансонов берут равной (1,3-1,6)п, а дозу для формования основания, равной т 1-(1,2-2,4)гп, где гп и т 1 - массы рабочего элемента и основания спеченного пуансона, а перед прессованием перегородки удаляют,2, Способ по и. 1, отл и ча ю щи йс я тем, что предварительное формование выполняют с помощью вибрации.2,4 50 1, гп 1,64 ш 0,4 гл 49 2,88 а 1 ч 1,8 гл 1,2 ю 48,1 4 г,ши 1,2 ш 3,2 1,3 гл юи 1,6 гп 46,23,36 юп -2 гл 45,2 3,60 1,5 ш 44,2 3,84 аявляемый способ ш 1.24 гл Заготовка при разборке прессформы и извлечении разрушается, Все рабочие злементы отделены от основного телазаготовкиЗаготовка при разборке прессформы и иэвлече.нии разрушается Все рабочие эле.менты отделеныот основного телазаготовкиЗаготовка при разборке пресс. формы и извлечении разрушается, 3 рабочих элемента из 4.х отдалены отосновного тела заготовки Спрессованная заготовка без ско. лов, трещин,разрушениЯ, расслой отсутствует,После спекания размеры зэготов. ки, искажения формы в пределах заданных в черт. О.3934. В спрессовайных заготовках отсут. ствуют разрушения. сколы,трещины, расслой. После спекания размеры заготовок, искажения формы соответствуют заданным в черт. 01.3934,В спрессованных заготовках раэру. щения. сколы,трещины, рас. слой отсутствуют. После спекания размеры эаготовоксоответству. ютзаданным в ччрг,01,3934, Ис кажения формы минимальны. В спрессованных заготовках отсутствуют разрушения сколы,трещины, Рас слой не обнаружен. Разме ы1785807 10 Продолжение таблицы Заготовка Эксперимент г гли 2,8 гл 43,3 4,08 1,7 гл гп 1. 3,2 гл 42,3 4,32 1,8 гл 10 гл 1-3,6 гл 41,4 4,66 1,9 гл 1 2 3 40,4 пигл 4,80 2,0 гп Величина наеески,засыпаемая в гнездо формующее основное тело за г готовкиВеличина навески,засыпаемой вХарактеристикагнездо, формующее рабочий элементспрессованной эазаготовки после спекания соответствуют заданным в черт. 01.3934.Искажения фор мы минимальны, В спрессованных заготовках (в рабочих элементах) наблюдается расслой, отслаивание В спрессованных заготовках (в рабочих элементах) наблюдается расслой после спекания. наблюдаются искажения формы В спрессованных заготовках(в ра.бочих элементах) наблюдается расслой, отслаивание. Паоле спекания искажения формы значительны Заготовка при разборке прессформы и извлечении разрушается (основное тело заготовки)/ыфр гб 50 блО,lг Составитель И,Аронин фУ 8.5Техред М,Моргентал Корректор В.Петр Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5