Пресс-форма для горячего прессования тугоплавких порошков

 

1. ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ ТУГОПЛАВКИХ ПОРОШКОВ, содержащая верхние и нижние графитовые пуансоны и углеродную матрицу. отличающаяся тем, что, с целью повьшения качества заготовок, матрица вьтолнена в виде набора колец , расположенных перпендикулярно ее оси, причем кольца выполнены из углеродной ткани или углеродного трикотажа. 2. Пресс-форма по п. 1, отличающаяся тем, что кольца, выполненные из у -леродной ткани или углеродного трикотажа, дополнительно содержат соединение, увеличивающее деформируемость матрицы, например борную кислоту.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (П) (5g4B 30 В 15 02

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3697196/29-33 (22) 31; 01. 84 (46) 15. 12.85. Бюл. Ы - 46 (72) Ю.N.Áàëàêëèåíêî, И.Ф.Никольская, В.В.Жданов и А.В.Демин (53).621.762.073(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

:,У 343869, кл. В 30 В 15/02, 1970.

Авторское свидетельство СССР В 380483, кл. В 30 В 15/02, 1971. ,(54)(57) 1. ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО

ПРЕССОВАНИЯ ТУГОПЛАВКИХ ПОРОШКОВ, содержащая верхние и нижние графитовые пуансоны и углеродную матрицу, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества эаготовок, матрица выполнена в виде набора колец, расположенных перпендикулярно ее оси, причем кольца выполнены из углеродной тканй или углеродного трикотажа.

2. Пресс-форма по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что кольца, выполненные иэ углеродной ткани или углеродного трикотажа, дополнительно содержат соединение, увеличивающее деформируемость матрицы, например борную кислоту.

1 11

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к прессформам для горячего прессования тугоппавких порошкообразных материалов, в том числе углеродных.

Целью изобретения является повышение качества заготовок.

На чертеже схематически показана пресс-форма для горячего прессования тугоплавких порошков, помещенная в контейнер для горячего прессования, общий вид.

Пресс-форма состоит иэ нижних токоподводящих графитовых пуансонов 1, деформирующейся матрицы, выполненной из набора слоев углеродной ткани или трикотажа 2, верхних токоподводящих графитовых пуансонов 3, порошкообразного материала— шихты 4. Защитный экран 5, установленный на центрирующем кольце 6, крьппки 7, теплоиэолирующая засыпка из коксовой крошки 8 размещены в металлическом контейнере 9 для горячего прессования, Контейнер 9 с прессформой помещают в разъем пресса для горячего прессования между медными водоохлаждаемыми токоподводами и производят горячее прессование порошка. Температуру в процессе прессования измеряют оптическим пирометром через графитовую трубку 10, продуваемую инертным газом, Нагрев пресс,формы и порошка осуществляют с помощью прямого пропускания электрического тока, Для изготовления матрицы используют углеродную ткань, например, марки ТГН-2М (ТУ 48-20-19-83, толщина ткани О,б мм, ширина 600 мм, прочность на разрыв, кгс/5 см, на основе 65, по утку 32) или углеродную трикотажную ленту, например, марки УТЛ-500 (ТУ 88 УССР 06280-81, толщина ленты 3,6 мм, ширина 600 мм, прочность на разрыв, кгс/5 см, на основе 60).

Из ткани (ленты) с помощью вырубных ножей изготавливают кольца, например, с наружным диаметром

150 мм, внутренним — 100 мм. Кольца послойно укладывают на графитовый пуансон, с диаметром не менее чем на 20 мм превышающим наружный диаметр колец. Затем внутреннюю полость заполняют прессуемым порошком, устанавливают верхний пуансон и помещают в контейнер для горячего прессования.

97870 2

Для увеличения деформируемости пресс-формы в процессе прессования ткань (лента) может содержать борную кислоту или другие соединения, которые вводят, например, путем пропитки.

Матрицу, в которой между слоями ткани (трикотажной ленты) расположены слои прессуемого порошкообразного материала, изготавливают с помощью специального устройства-доэатора.

10

Дозирующим элементом устройства является сетка, натянутая на раму. Порошок засыпают в подвижный бункер, который перемещают по сетке, прижатой к расположенному на пуансоне кольцу иэ ткани (ленты), при этом порошок равномерно распределяется по поверхности кольца и заполняет пространство внутри кольца, Затем сетку поднимают и на слой порошка укладывают следующее кольцо из ткани (ленты). Операцию повторяют до получения необходимой высоты прессформы, заполненной прессуемым порош15

25 ком.

Деформируемость матрицы в процессе горячего прессования до температуры, соответствующей температуре термообработки углеволакнистого материала матрицы, осуществляется в основном эа счет его упругой деформации. При более высоких температурах реализуется пластическая де35 формация углеволокнистого тканогO HJIH трикотажного материала. Относительная усадка матрицы при упругой де" формации 20-30Х а при пластической деформации достигает 40-50Х от ее

4О первоначальной высоты.

В отличие от известных у предложенной пресс-формы прочность матрицы в процессе горячего прессования повышается пропорционально приложен45 ному давлению. При оптимальных соотношениях ее наружного диаметра к внутреннему (1,2 — 1,5) и высоты к диаметру (1 0 — 1,5) прочность матрицы определяется сопротивлением

50 сдвигу слоев углеволокнистого материала, а сдвиговая прочность прямо пропорциональна вертикальному давлению, т.е. давлению прессования.

Поскольку предел прочности при сжатии материала матрицы 600-800 кго/cM разрушение матрицы исключается. Это обеспечивает высокий выход годного.

Введение в состав углеволокнистого материала борной кислоты или

Таблица1

Материал матрицы

Пример

Диамет наружной

Высота Количество

Диамет внутренней матриСодержание борной кислоты в ткани (ленте), мас.Х

Толщина слоев порошка (шихты) в матрице, мм матри- слоев ткацы, мм ни (ленты) шт. матрицы, мм цы, мм

УТЛ-500 300 240 300 84

ТГН-2М 150 100

180 300

12,0

2,4

4 УТЛ-500 300

220 460

1,8

5 (про- ВПП тотип) (графит) 120

100 300

3 11 других пластификаторов, которые при температуре выше 2000 С активируют спекание углеродных материалов, также способствует повышению сдвиго" вой прочности материала матрицы.

При этом борную кислоту или другие активаторы спекания вводят в материал матрицы как непосредственно в ткань, например пропиткой, так и в шихту прессуемых порошков, слои которой располагают между слоями углеродной ткани (трикотажа), В последнем случае в 1,5 — 6 раз сокращается расход углеволокнистых материалов на изготовление матрицы.

В пресс-форме обеспечивается надежный электрический контакт при нагреве прямым пропусканием электрического тока на всех стадиях горячего прессования. Это устраняет местные перегревы верхних пуансонов, способствует возможности их многократного (4-5 раз) использования.

Пресс-форма обеспечивает равномерное распределение давления и тем" пературы по объему прессуемого изделия, что обеспечивает однородность материала, снижает уровень внутренних напряжений и обуславливает улучшение физико-механических характеристик (повышается плотность, прочность, теплопроводность, ТГН-2М 150 100 150

97870 снижается электросопротивление материала).

Характеристики предлагаемых прессформ для горячего прессования тугоплавких порошков (примеры 1-4), а также пресс-формы по прототипу (пример 5) предс1авлены в табл. 1.

Физико-механические свойства спрессованных заготовок, полученных

10 в результате горячего прессования по одному и тому же режиму из шихты, содержащей 77,0 мас.Е кокса КНПС (крупность частиц менее 100 мкм) и 23,0 мас.Ж борной кислоты (крупность частиц менее 50 мкм) представлены в табл. 2. Выход годного с применением предлагаемой пресс-формы

99,57, выход годного по прототипу 40Х.

Таким образом, пресс-форма для горячего прессования тугоплавких порошков обеспечивает получение крупногабаритных заготовок, позволяет

Q5 осуществить равномерный нагрев прессуемого порошка, повышает в 2-2,5 раза выход годных прессованных заго-. товок, значительно (в 1,5-2,0 раза) улучшает физико-механические характеристики материала заготовок, а также повышает срок службы графитовой оснастки (пуансонов) в 4-5 раз.

1197870

Т а б л и ц а 2

100 618 439 1175 650 58 128 9,0 4,4

60 625 452 1200 670 58 130 8,8 4,3

60 615 438 1! 80 652 57 129 9,2 4,5

2,10

2,11

2,10

135 8,7 4,2

138 640, 460

1240 680 60

750 600 43

2,12

69 13 6

2,07

82 410 236

Заказ 7664/16 Тирам 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель И.Генералова

Редактор Л.Кастран Техред д.Roйкo Корректор Л.Пилипенко