Устройство для прессования изделий из порошка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИС 1 ИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 71 В 22 Е 3/02, В 30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕ Т РЕССОВАНИ Ь(71) Белорусский политехнический инсти(56) Авторское свидетельство СССРМ 452498, кл. В 22 Е 3/02, 1973,Авторское свидетельство СССРМ 859031, кл, В 22 Е 3/02, 1979,(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ П Я ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для прессования изделий иэ порошка. Цель - снижение силовых затрат и повышение качества спрессованных иэделий, Цилиндрическую оправку 4 устанавливают в полости эластичной втулки 2, армированной сеткой 3, и центрируют ее с помощью эластичных шайб 5. Кольцевой зазор 6 заполняют по 7 рошком, а затем всю систему размещают в полости матрицы 1, предварительно установленной в полости формующей дюзы 8. Оправку 4 соединяют с силовым органом протяжного станка, а затем втулку 2 протягивают через дюзу 8, в результате чего происходит уплотнение порошка на оправке и формование пористого трубчатого изделия. Армирующая сетка, размещенная в теле эластичной втулки по спирали в поперечном сечении и выполненная из тонкой металлической проволоки, обеспечивает работу втулки в режиме передачи радиального давления и предохраняет эластичный материал втулки от осевого перетекания, в связи с чем исключаются сдвиговые деформации порошка, обеспечивается возможность повышения полости изделий и равномерность ее распределения по длине изделия. Применение предлагаемого устройства позволяег о 1,5-2,0 раза повысить плотность иэделий и в 2-5 раз снизить силовые затраты при их изГотовлении, 2 з,п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.Изобретение относится к порошковойметаллургии, в частности к устройствам дляпрессования изделий иэ порошка,Целью изобретения является снижениесиловых затрат и повышение качества 5спрессованных изделий.На фиг.1 показана схема устройства дляпрессования изделий из порошка, продольное сечение; на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1;на фиг,3 - схема распределения волокон в 10сетке,Устройство для прессования изделий изпорошка (фиг,1) состоит из матрицы 1, вполости которой установлена эластичнаявтулка 2, армированная тонкой металлической сеткой 3, В полости втулки 2 размещена цилиндрическая оправка 4,сцентрированная там эластичными шайбами 5 и размещенная с кольцевым зазором6, заполненным порошком. На планшайбе 20протяжного станка 7 установлена формующая дюза 8, центрирующая матрицу 1 и имеющая диаметр калибрующей части,меньший наружного диаметра 2, Армирующая сетка 3 размещена в теле втулки по 25спирали в поперечном сечении (фиг.2), гдеколичество витков определяется геометрическими размерами втулки, а также требуемой плотностью и качеством прессуемогоиэделия. 30Устройство работает следующим образом,Цилиндрическую оправку 4 устанавливают в полости эластичной втулки 2, армированной тонкой металлической сеткой 3, и 35центрируют ее с помощью одной из эластичных шайб 5. Затем образованный кольцевойзазор 6 заполняют порошком, устанавливают вторую центрирующую шайбу 5 и всюсистему с эластичной втулкой, оправкой и 40порошком размещают в полости матрицы 1,предварительно установленной в полостиформующей дюэы 8 и укрепленной в планшайбе 7 протяжного станка, После соединения концевой части оправки 4 с силовым 45органом указанного станка начинают процесс протягивания эластичной втулки 2 через формующую дюзу 8, в результатекоторого происходит уплотнение порошкана оправку и формование пористого трубчатого иэделия. После полного прохождениявтулки 2 через дюзу 8 (ее длина определяется требуемой длиной пористого изделии) .станок отключают, устройство разбирают, иготовое изделие снимают с оправки. 55При протягивании эластичной втулкичерез формующую дюзу происходит ее последовательное радиальное сжатие в очагедеформации и передача давления на прессуемый порошок. Армирующая сетка, размещеннэя в теле эластичной втулки по спирали в поперечном сечении и выполненная из тонкой металлической проволоки, обеспечивает работу втулки в режиме передачи только радиального давления, Продольные и поперечные элементы сетки устраняют воэможность осевого перетекания эластичного материала втулки, вызванного его несжимаемостью и возникающими на границе контакта с дюзой силами трения, способного приводить к сдвиговым деформациям порошка, к получению изделия низкого качества и низкой плотности, неравномерно распределенной по длине. Увеличивая осевую жесткость втулки, армирующая сетка не оказывает влияния при этом на радиальную ее деформируемость (эластичность), Это связано с тем, что армирующая сетка выполнена иэ тонкой высокоупругой металлической проволоки, поэтому продольные элементы сетки в очаге деформации легко поддаются упругому изгибу,не оказывая сопротивления продвижению втулки через формующую дюзу и не создавая дополнительного радиального давления со стороны втулки на ее поверхность, что снижает силы контактного трения. Поперечные элементы сетки вследствие своего спиралеобразного расположения в поперечном сечении также не влияют на радиальную деформируемость втулки, так как контур их незамкнут и они под действием радиальной деформации способны легко сжиматься и разжиматься, сохраняя тем самым высокую эластичность втулки в радиальном направлении.Необходимая осевая жесткость и высокая радиальная деформируемость втулки обеспечивают, в свою очередь, получение иэделия более высокой плотности, равномерное ее распределение по длине иэделия, а также значительное снижение силовых затрат.Следует отметить, что армирование втулки сеткой, т.е, продольными и поперечными элементами арматуры, обеспечивает лучшие условия ее работы по сравнению с армированием только осевыми армирующими элементами, Этообьясняется тем, что поперечное армирование в значительной степени (быть может даже больше, чем продольное. но только совместно с ним) способствует устранению эффектов осевого перетекания эластичного материала втулки, вызывающего сдвиг порошка и неравномерное распределение плотности прессовки, При продольном армировании и при значительных осевых и радиальных деформациях втулки возникает опасность отрава эластичного материала от армирующих прутков, При армировании сеткой такая опасностьления на порошок, а также может вызывать в прессуемом изделии сдвиговые деформации порошка, неравномерное его уплотнение или образование поперечных трещин,Изготовление упругих элементов в виде втулок из эластичного материала, армированного сеткой, производится путем горячей заливки жидкого полиуретана при 100110 С в нагретую до 9100" С форму до полного затвердевания эластомера (примерно 30,60 мин на воздухе). Для лучшего сцепления полиуретана с армирующей сеткой последнюю предварительно обезжиривают ацетоном, а оправку и внутреннюю поверхность матрицы покрывают смазочным материалом (смазка КПД) для облегчения извлечения готового изделия из формы,После затвердевания полиуретана матрицу и оправку снимают, а основание со спиралеобразным пазом и вставленными в него концами продольных элементов сетки отрезают на токарном станке, После этого готовое иэделие (упругий элемент в виде втулки) подвергаю г 4-часовой вулканизации в печи при 80 С для полного протекания химических процессов и снятия внутренних термических напряжений.Полученные упругие элементы имеют следующие геометрические размеры; Он;р = ; 70 мм, Овн = 44 мм, длина 340 мм, Их используют в устройстве для радиально-последовательного прессования трубчатых иэделий из порошков. В частности для исследования выбран порошок никеля ПНКс исходной относительной плотностью 0,290,31. Конечные размеры прессуемого изделия; Онар = 40 мм, Овн = 34 мм, длина 300 мм.Различные варианты армирования эластичного материала сеткой и результаты прессования изделий с помощью полученных упругих элементов представлены в табл.1.Для сравнения результатов прессования с использованием описанных упругих элементов из эластичного материала, армированного сеткой, осуществляют также прессование на том же устройстве с применением упругих элементов в виде втулок из известного композиционного материала аналогичного состава. Результаты прессования представлены в табл, 2,Из табл.1 и 2 следует, что армирование эластичного материала сеткой, состоящей из продольных и поперечных элементов, выполненных из тонкой проволоки, и при расположении сетки по спирали в поперечном сечении упругого элемента обеспечивается высокая равномерность распределения армирующего элемента в его объеме. Укаэан нал равномерность обеспечивается соблюдением соотношения между шагом сетки Ри расстоянием а между соседними витками спирали в поперечном сечении, т.е. а -(0,8,1,2)Р, а также тем, что для армирова 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния используют сетку (или изготавливают) с одинаковым шагом в продольном и поперечном направлениях, в результате чего создается приблизительная соизмеримость расстояний между элементами армирующей сетки в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях в объеме упругого элемента, Полученный таким образом композиционный материал является равномерно упрочненным и наиболее изотропным, чем в случае армирования в продольном направлении, В свою очередь, равномерность армирования, а также соблюдение соотношения между шагом сетки и диаметром проволоки ее продольных и поперечных элементов, т,е, Р = (3,4,6,0)б, снижает или даже полностью устраняет воэможность перетекания (перераспределение) эластичного материала. В результате этого при радиально-последовательном деформировании такого упругого элемента (при протягивании через конический инструмент) на гоанице взаимодействия с порошком не возникают деформации эластичного материала, приводящие к сдвигу порошка или осевому смещению пористых слоев. В результате этого иэделие получают равномерно уплотненное по длине, Кроме того, эластичный материал, армированный продольными и поперечными элементами из тонкой поволоки, обладает большей радиальной эластичностью по сравнению с вариантом армирования прутками, сохраняя при этом необходимую осевую жесткость, которая создается продольными элементами сетки, Высокая радиальная деформируемость упругого элемента обеспечивается тем, что армирующая сетка выполнена иэ тонкой проволоки, изготовленной из высокоупругой стали, поэтому продольные ее элементы при протягивании упругого элемента через конический инструмент способны выдерживать значительные упругие изгибающие деформации без разрушения и не оказывают большего сопротивления его продвижению, Поперечные элементы сетки, расположенные по спирали в сечении упругого элемента, также не оказывают существенного влияния на величину его радиальной деформации вследствие незамкнутости их контура. Это позволяет, задавая инструментом различные степени радиальной деформации упругого элемента, уплотнять порошок до необходимой плотности, в том числе получать высокоплотные иэделия, 1671411 10чего нельзя достичь при других видах армирования, так как любое увеличение деформации с целью получения большего уплотнения порошка приводит или к необратимой деформации упругого элемента, или к значительному возрастанию эффектов выдавливания (перетекания) эластичного материала иэ очага деформации. Резул ьтатом этого является получение иэделий низкого качества с неравномерно распределенной плотностью по длине.Результатом увеличения радиальной деформируемости упругого элемента в предлагаемом устройстве является не только повышение качества прессуемого иэделия за счет увеличения плотности (в 1,5,2,0 раза) и равномерного ее распределения по длине, но и снижение силовых затрат(в 25 раз по сравнению с известным устройством), так как армирование продольными и поперечными элементами из тонкой проволоки, образующими сетку, позволяет снизить сопротивление упругого элемента деформированию в радиальном направлении и соответственно уменьшить возникающие силы трения.Формула изобретения 1,Устройство для прессования изделий из порошка, содержащее матрицу, протяж 2,Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что проволока выполнена иэ высо коупругой стали,З,Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что объемное содержание металлической проволоки в эластичной втулке опре деляется выражением100,Собщ где б - диаметр проволоки;Р - шаг сетки;а - расстояние между витками спирали;В - наружный радиус втулки;го - внутренний радиус втулки. ку с уступом, коническую формующую дюзу и эластичную армированную втулку, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения силовых затрат и повышения качества 5 спрессованных изделий, армирующий элемент выполнен в виде сетки, расположенной по спирали, причем сетка выполнена из металлической проволоки с диаметром, в 3.4-6 раз меньшим шага сетки, а расстояние 10 между витками спирали составляет 0,8-1,2шага сетки.12 1671411 аблнца 1 Общее Конечная отца Уснлне прессования, кН Качественный ацалнэ прессуемо о изделия Наг 1 асстояцне мекЧнслццнткои Диаметрволокнамм Опыт снтельная плотность содрвание сетки,мм ду нитками спцралн,шт спресговаццо"го излелня армнрованмя спнралц,мм 1 0,25 2,0 1,8 7 2,8 252,8 2 0,3 3 0,3 0,5 0,5 251,0 13 П,Ь 22 5/,1 28,6 0,5 0,3 23,8 1,0 0,3 1,О 15,9 0,9 14 1,0 13 0,3 144 1,0 0,3 1,2 10 2,0 6 1,0 13 1,5 8 1,8 / 12,0 1,0 1,0 0,3/,68,0 10,2.10,6 3,64,4 з,гз,з 2,83,2 3,03,2 6,87,2 2,83,2 2,32,5 1,82,0 Изделие не прессуют,так квк эластичнаявтулке потеряет формупродольные элементысетки претерпевают пластический нзгнб Изделня по пп.2,3,4 н 9получают со эначнтельныимснловымн затратами вследстане высокой вестостивтулки которая вызванавыбором армцрувшей сетки смалым шагом Р для данногодиаметра проволоки(Р3,4 д) илн плотнойукладкой сетки по спнрвлн(а0,8 Р ). Здесь силовыезатраты в 3-4 раза вьпзе,чемостальных случаях.Высо 4 ая весткость втулки необеспечивает передачу необ"ходнмого давления на порошокн требуемое его уплотнение,поэтому нзделня получаютздесь малоуплотннтельнымн Дпя пп.3,8,13 н 14 наблюдается неравномерное распределенне плотности (до 5-72) по длине изделия вследствие воз" цикаецх э 4(етоц перетекания эластичного материала мехду иетеллнческнмц элементным сетки, Это хвректерцо для случаев, когда Р р Ь ) н в ) 1,2 Р, На изделиях наблюдаются поверхностные трещицы. Сцлоаыц затраты в пп.В, 13 н 4 незначительны, однако н качество изделий на- удовлетворнтельцое Нанлучшнмн с точки эренна получецця качественных изделий (высокая плотность, равномерное ее распределение по длине) прн ,относительно ннзхнх силовых затратах являвтся пп,5-1, 10-12, когда соблвдавтся соотцошення Р щ (3460)б н ащ 648,1 2)вэ Изделня по пп. 15, 1 Ь н 21 получают мвлоуплотненньва н непрочньацн вследствне высокого содеркацца армнроцацця н зцачнтельцоЯ кесткостм упругого злеманта(втулки). Силовые затраты здесьв -3 раза превышают затраты остальных случаев. Аналогично,квк н в предыдущих варнантах,высокая вестость упругого злемента вызвана нлц выбором малого вага сетки Р, для данного днаметра проволоки б (п,15), нлн плотной укладкой ее по спнралн(пл. 16 с(7,В случае пп,20, 24 н 25 вследствиенаблвдаемых эффектов перетеканнаэластичного матернвла ( Р6 дп,25 м а ) 1,2 Р - пп.20 и 24)нвблвдается неравномерное (до 342) распределение плотностй по длняе,Снловые затрвзь незначительны.Иэделия по пп.11-19, 22, 23 получавт равноуплотненные по объему,достаточно плотяые н прочные прнотноснтельцо низких сплавытратах В случае пп.2/ н 31 вследствиеблнэкоЯ укладки витков спнралнповышазтся шесткость упругогоэленвнта, силовые затраты в 34,5 раз выше чем в остальньхслучаях. Однако наделяя здесьполучают равноыерно уплотненныепо длине, без дефектов.1671411 14 810,60062 5,5 0,640,68 4,2 0,480,52 2, 8 3, 0 2,6 2,0 6,0 2 16,5 0,43 .,0,48 18,520,0 36 2,0 Таблица 2 Вид армнроваяия силке прососа, кп онечняя отно- Качествеиныд анализ прессуеительчая плот- мого изделия ость изделия Наблюдается перетекание эластичного материала меэщу прутками. В результате чего нэпе"лие получают с градиентом длотности по длине 8-102. На поверхности наблюдаются отдельные треники б 8-188 48 О 5 То иа, но обнессодеряание армнрозаоя 182,45-0,4 диент плотности пп длине до 2-52, Тренин яе яабваляется 1 Т 11 32 0,5 2,5 2,0 б ЗЗ 0,5 2,5 3,0 4 ЗС 0,5 2,5 4,0 Э 35 0,5 4,0 4,0 3 Пруток металлический нз стали СОХ диаметром 4 о, Обиее содернаниермировання 62 (17 прут.) 2,52,9 2,22,6 1,82,0 В случае пп.ЗО Э 5 силовые затраты незиачительи во спрессовать изделие не удалось нз-зэяачнтельных эффектов перетекания эластичного материала м иевозмоиности передачи давлекия ва дороиок В случае п,34 по тод зю причине () 12 Р ) получают малоуплотненные изделия с градиентом плотности 5-22Изделия по пп,28, 29,3233 оеют достаточную плотность, разномерно распределенную по длине.Силовые затраты незначительны Иэделия по пп.26 36 получают ма"лоуплотяеиные со зяачнтельненсиловон затратами нз-за высокоАнесткости упругого элемента. Здесь(п.36) выбрана проволоки сд0,5 в и кнзкнд иаг (п.26)сетки Р С 3,4 о для пенного диаметра проволоки1671411 Фиг 5 Составитель И.КиянскийТехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор Н. Рогулич Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2789 Тираж 495 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5