Инструмент для прессования полуфабрикатов из гранулированных порошковых материалов

 

СОЮЗ ажТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИИ

ИЕ СЭ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

ГОСУДЮ СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКУП ИЙ (46} 30,07.93, Бюл. P. 28 (21) 3733386/02 (22) 23.04,84 (72) В. П. Митин, Б, И. Бондарев, В, М, Федоров, С, А, Кузнецов, К. М. Оводенко, В. А. Золотухин,.

А. М. Штерензон, А, Г. Заиграйкнн, .А. И. Нощнк, С. И. Куклин и Н, В. Шепельский (56) Елагин В. И. и Федоров В. М. Механические свойства. и структура прессованных прутков из гранул сплавов алюминия с некоторыми переходными металлами, Технология легких сплавов, !969, В 3, с, 38-43, Бондарев Б. И, и др. Исследование структуры и свойств брикета иэ высокопрочного гранулированного сплава, Технология легких сплавов. 1983, У 6, с. 27-31. (54)(57) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ

ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ГРАНУЛИРОВАННЬМ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий капсулу, выполненную в виде герметич(51)5 В 22 Р 3/02, В 30 В 15102 ного корпуса и приваренных к нему крышек, и формующий элемент, о тличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и их стабильности по всему сечению заготовки, по нериметру капсулы по обе стороны от продольнби ее оси выполнен П-образные элементы высотой 0,)5-0,2 высоты капсулы, шириной 0,5-0,6 ев высоты и .толщиной стенки ),5-2,0 толщины стенки капсулы, размещенные на расстоянии один от другого, составляющем .0,350,4 высоты капсулы, в месте крепления П-образных элементов к капсуле по всему периметру выполнены отверстия общей площадью 0,02-0,04 площади сечения капсулы в,плоскости !. их расположения, а формующий элемент (" выполнен в виде разъемного штампа, по периметру гравюры которого выполО нен карман, причем общий объем последнего составляет 0,01-Q,02 объема капсулы и имеет наклон к плоскости разъема 5-7 о

Ф 1220225

Ц!э< бретение ка< ается порошковой Приваренные по всему периметру металлургии и может быть использова« fl-образные элементы 3 капсулы выполно при обработке давлением,: в част- ияют двоякую роль. Во-первых, полые ности для прессования полуфабрикатов If-образные элементы через отверстия иэ гранул алюминиевых сплавов, » d a корпусе I p и к ышках 3 обеспечиЦенью изобретения является ловы- вают равномерную дегаэацию гранул в шахине механических свойсть и их ста- капсуле. Уменьшение общей площади . бильности по ерему сечению заготов- отверстий меньme 0,02 от площади сечения капсулы не обеспечивает доки, Йа Фиг 1 представлен предложен- 1б .статочной дегазации гранул за счет ный инструмент, вид сбоку; на фиг, 2- увеличенйя. сопротивления откачки. то же, вид спереди; на фиг,,3 - Аналогичным образом оказыва т влияштамп, две проекции; на фиг. 4 - нне площадь. по р . доне ечного сечения са,мого П-образного сечения капсулы, то узел Х на фиг.. 1, 1» сопротивление откачки гранул в капкапсулы суле столь. высоко, что не произойдет

Инструмент состоит йз капсулы, имеющей герметичный корпус с прий т ч) 1й корпус 1 с при- .качественной дегаэации. Плохая дегаваренными к нему крышками, а окрышками 2 На по- эация Гранул приводит к снижению об- . орпусэ и крышек в два ря- .. щего уровня. механических свойств заверхности корпуса и крышек в два яда приварены - р ень П-образные элементы 3 2О готовок, а также уменьшению однородв которых, по всей поверхности кор- ности, свойств по длине и высоте запуса и крышек выполнены отверстия 4, готовки..Увеличение общей площади сеКапсула размещена н штампе 5:(фиг, 3) !ения отверстйй в корпусе и крышках вертикальйого пресса. а ра очей пояого пресса ffs рабочей 11„- .. больше 0,04 от площади капсулы резко верхности чтампа выполнен карман 6 2» сни*ает жесткость капсулы и при приплоскости раз ьема 5 7 ложении . деформации к капсуле при комгде h " выеота If-образных энемен- пактировании она разрушается, 1еряя тов.. h - рассгояние между Ц образ» герметичность," что привоДит к снижеаментами, П - высота капсулы - нию механических свойств и одноРод1 ширина П-образных элементов., 7 - 30 HocTH Во вторых П-образные элементы .при компактиро ванин. обеснечивают ношение толщины стенки "о разно о щ ие то щины,стенки П-образного возникиове1!Ие боково10 противодавлещ

: чивает получение равномерных свойств

В герметичный корпус засыпают по длине .и сечению.заготовок. Возгранулы и порошок алюминиевого сила можность возникновения противодавле3» ва 01417, подвергают вакуумйой де- ния обеспечивается конструкцией и газации и герметизируют, Капсулу конфигурацией ff-образного элемента, размещают в разъемном штямпе 5, со-. II-образйые элементы с наружной стороо стоящем из верхней и нижней половин,, ны имеют скосы под углом 5-7, такой в каждой иэ которых имеется углуб- - же наклон к плоскости разъема имеет40 леЬие, отвечающее конфигурации .кап" сл на кармане штампа. Это обеспечисулы, Наиболее целесообразной конфи- вает запирание металла в капсуле при гурацией является полуцилиндр, так компактировании. Если наклон кармакак он обеспечивает дополнительную на будет менее 5, при компактироваконцентрацию давления к центру. при нии не происходит эффективного эапи4» сближении давящих поверхностей штам- рания прессуемого материала в капсула происходит сближение и последующее ле,.йри этом при компактировании наложение конусов уплотнения, что не возникнет противодавления и загообеспечивает зарождение уплотнения товка получается с неоднородными мев центре капсулы, распространение ханическими свойствами по сечению.

»О уплотнения от центра к периферии, При наклоне кармана к плоскости разьвозникновение сдвиговых деформаций ема более 7 происходит вдавливание иа границах уплотнения к неуплотнен- П-образных элементов в заготовку, ных эон, которые также перемещаются . и для удаления их из заготовки неот центра к.периферии, вытеснение обходимо annaníèòåëüHî ее обточить непопавшего в зону,уплотнения поверх- на 10 - !5 7, кроме того, это не ностного объема гранул в тормозящую обеспечивает получения равномерных площадку штампа, свойств.

Высота П-обраэн1»х элементов h не до»Окна быть меньше 0 15 высоты Н капсулы, так как в противном случае не произойдет эапирания металла и за- готовка не будет однородной по механическим свойствам Если она больше

0,2 высоты капсулы, происходит преждевременное замыкание верхнего и нижнего П-образных элементов и вдавливание их Внутрь заготовки, что требует ее дополнительной обточки на 10-15%, Расстояние между П"Образными элементами h равное 0,35-0,4 высоты капсулы Н, Выбрано таким Об-

12202

Толщина стенки И-образного элемента Т должна обеспечивать жесткость конструкции, поэтому составляет

1 5-2,0 толщины стенки капсулы A

Если толщина стенки П-образного элемента не будет превышать толщины стенки капсулы больше, чем в 1,5 раза, конструкция не будет жесткая и противодавления при компактированни не воэникает. Это приводит к получе- 1п нию на заготовке неоднородных механических свойств по .ее сечению и длине, Если толщина стенки П-образного элемента будет превышать больше, чем В 2 раза толщину стенки капсулы, при деформации капсула порвется и произойдет ее разгерметиза. ция. В этом случае в пространство между гранулами проникнет воздух, который после компактирования за- 2О хлопнется внутри заготовки. Это при« ведет к резкому снижению механических . СВОйСтв И ОднородНОстн заГотовоК.

Ширина.В П-образного элемента должна составлять 0,5-0,б от его Вы- 25 соты Ь. Если она составляет меньше

0,5, П-образный элемент теряет устойчивость и не эффективно запирает гранулы, что приводит к преждевременному выдавливанию гранул или порошка в ЗО кармач и снижению эффективности всего процесса, так как наблюдается не-

Однородность механических свойств на заготовке, При превьш ении отношения ширины П-образного элемента к его высоте более 0,6 происходит преждевременное смыкание П-образного элемента и вдавливание его в капсулу, что вызывает появление на готовых заготовках инородных включений, для 4О избавления от которых заготовку необ ходимо дополнительно стачивать на 1015%, кроме того, не обеспечивается однородность свойств заготовок, 25 4 разом, что в процессе деформапии капсулы в начальный момент идет подпрессовка гранул, Прн этом высота капсулы уменьшается на Величину

0,35-0,4 от первоначальной высоты, Если расстояние между П-образными элементами будет меньше чем 0,35 от первоначальной высоты, не достигается полного уплотнения гранул в капсуле, а если расстояние между

П-образными элементами больше, чем

0,4, В процессе уплотнения гранул в капсуле происходит выдавливание металла из штампа и снижение механических свойств и однородности заготовок, Вьп1олненньп» по всему периметру штампа карман обеспечивает после компактирования. выдавливание части металла, Общий объем кармана составляет 0,01-0,02от объемакапсулы.

Воэможность частичного выдавливания гранул из капсулы приводит к возникновению сдвиговых деформаций при компактировании, что резко улучшает механические свойства эаготОВоК и их однородность. Если объем выдавливаемого металла меньше, чем 0,01 от объема капсулы, сдвиговой дефор-. мации недостаточно и прочностные свойства заготовок не достигают максимума, Если обьем выдавливаемого металла больше, чем 0,02 от обьема капсулы, это, хотя и обеспечивает получение заготовок с Высокими механическими свойствами, но приводит к значительной потере металла.

Использование инструмента для осуществления компактирования с техническими параметрами, отвечающими этим. Оотношениям, Обеспечивает равно мерную дегазацию гранул и порошков и получение плотной однородной вагоТоВКН В ВысОкими прОчнОстными СВОЙ ствами.

В табл, 1 представлены конкретные варианты выполнения инструмента, а в табл, 2 данные физико-механических свойств заготовок, скомпактированных с его. помощью

Изrcтовленные по вариантам 1, 2, 3, 4, 5 и 6 заготовки из гранул и порошка сплава 01417 имеют механические свойства, в частности предел прочности и плотность, значительно вьппе, чем на таких же заготовках, но полученных с использованием известного инструмента, а газосодерж цп;» эаготоВоК значительно ниже, 11репел прочности заготовок с исполь: »i:ани и

3220225, Таблица а

}ktcora h (П-образного элеввента) н.отношение ето к высо fll

Л капсулы,.-йи . !15 мй l35 мй 154 мй 115 мй 140 йй !35 мй 135 мм !35 йй

О> 15!1, 0,175Н«0,2И «О, !58 «Ог19!! «0,175Н 0,175Н «О,! 75!I

Ширина F. П n6pas»

lroro элеиента и отношение его к высоте

h этого элемента, йй 57,5мй 70мй St

«0«5 «О;65 «0,6

5 7 в 5ий 75мй. 70мй Мйй 70йй

"0,5 «0«51 0,55 0,55 "0,55

Толщина Т стенки

П-образного эленентв и отношение rro к толщине стенки капсулы ак, ий бвев 7ий 8вев бвев 7мй 7мв 7мм 5нй

i ° 5A «! в 7Ax ° 2Ак «1;5Ан 1в 75йт«.! «75Авв«! в 75Ак 1,4Ах .

Расстояние иезиду Иобраэныии элементами н отношение их к высоте Н капсулы, ий 270нй 290йй 308мй 300йм 7!1йй 290нй 290мй 350вов

0,35Н 0,375Н«0,40, 0,396Н«0«3511 в0,3758«0,3750 0,4SH

Общая площадь 8, отверстий н капсуле н отношение ее к lUlomaдн капсулы > !69сй 225сй 378сй 378сй !90@и 225сй 130сй 225см е ««а 3 t т в

«Ов02 «0,035 «0«04 О«04 "Ов022 «0,03 0«015 "0,03

Общий объем Vr тор йозящей площадки н . отношение его к объему капсУлы, !7„, см 3470см 5200сй 6940см 3840сй б!00сй 5200См 5200сй 1500сн

° 0,01 0,0!5 «Ов02 0,011 -0,019 0,015 «0,015 0,05. Угол наклона тор вюэящей площадки, град 567: :5 7 6

ПрЕдЛОжЕННОГО И1ветруМЕНта СОСтаВЛяЕт, КРОМЕ ТОГО ЗаГОтОВКа, ПОЛумев!Няя

3,8-4в0 кг/мм, а плотность 2,8- с использованием иРеДложеннтвго инстРУ2

2,88 г/см, в то время как иа таких . мента, более Однородна, о чем можно

4 же заготовках, ио получе!!иьв(с исполь- судить ио прочности и плотности, зованием известного инструмента, пре- Разброс прочности 5-l0X (c Зв8 до

ДЕЛ !!рОЧНО СТИ О в 5-2 в 9 КГ/ИМ в а ПЛОТ- 4 в 0 КГ/СМ ), ПЛОтНОСтн ДО 5Х (С 2 В1В5 ность - 2,5-2,6 г/см . Газосодержа- . до 2,88 г/см ) в в то время как 1!а

НИЕ жЕ Н Я 31 ГОТО яках в ПОЛУЧЕПНЫХ С З ЙГОтОВКЕ В ПОЛУЧЕИЙОЙ С НСПОЛЬЗОВВНИ» испольэованием предложенного инстру- 1О ЕМ ИЗВЕСТНОГО, Ииструмента Разброс

b в мента, значительно ниже I l9-2,0 см / прочностйых свойств изменяется 8 4/!00 I-, в та время как на заготовках, 5 раз .(e О,б до 2в9 кг/им ), а плотполученных с использованием извест.- ность - на 10 -./с 2 5 до в ного инструмента, 2,5-3,8 см /!00 г, .; 2, о - г /см).

l22O225

Таб

Начало. Предел прочности, заготов» кг/мм Эв8. 3 9 4,0 3,9 3 0 4 O 3 8 3,0 2 ° 9 йи е

Нлотность, г/см . 2, 85 2у87 2у88 2 87.2 82..2y88 2 8 2 8 2уб

Содеркание водо» рода см /100 r 2,,0 1,95 1 ° 9 1 95 1 9. 2qO 2,5 2,0 Эу8

Содержание Водо» рода см /100 г

Середина Предел прочности, заготовки кг/мм 3,9 .3,9 5,0 3,9 Э,9 4,0 З О 3,0 1,0

Плотность, г/см 2 86 2,87 2,87 2 ° 87 :2,88 2<88 2 75 2 8 2;58, Содеркание водо» рода см /100 г

На расстоя-Предел прочности, иии 3/4 за-кг/мм готовки

3,9 3,9 3,9 4,6 3,9- 4 0 3 6 3 0

Плотность,r/ñì 2,8б 2,67 2,872,882,88 2,Я 2 75 .2,8 е

Содермание водорода, см /100 r . 2,0 1,9 1,95 1,95 1,9 2еО 2,8 2,6

О,б

2,50

4,2

Предел прочности, кг/мм 3,9 . 4,0 . 4 0 Э,9 3,9 3,9 3,6 392 1,3

Плот о ть. г/с 2,87 2,86 2,88 2,87 2,88 2,.88 2 8 2,85 2 ° 58

Конец заготовки

Содераание водоpoas cN /100 г 2 0 .1,9 1 9 1,95 г 9 2,0 2,5- 2,0 3,85

На рас- Предел прочности, стоянии кгlим

1/4 за .1 готовки Плотность, г/см

3,8 3,8 .3,9 3,9 Э,9. 4,9 3,6 3,2 1,6

2,87 2,S? 2,88 2jS? 2,88 2,88.2,8 2,85 2,59

В

2,0 1,9,1,9 1,95 -1,9 2,0 2 6 2,0 3 ° 65!,95 I 9 1, 9 1,95 1 9 2,0 2,6 2,6 3,9

1220225 о(» -7»

Составитель Л. Гамаюнова

Техред H.Ïîïîâè÷ Корректор С.Черни

Ф

Редактор Т. Иванова

Тираж По дпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

Заказ 3088

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ч