Способ непрерывного прессования порошков

 

изобретение относится к способу непрерьшного прессования порошков. Цель изобретения - повьшение качества изделий. Композиционный материал подают в матрицу через зазор в пуансоне при наглухо замкнутом выходе . К матрице прикладьшают крутящий момент с частотой вращения 45 об/мин. При достижении давления подпора 336 кН размыкают выход матрицы и выдавливают материал. Повьппение качества изделия достигается тем, что загрузку порошка.осуществляют.непрерывно через пуансон со сквозной полостью при вращении матрицы, перед вьщавливанием на выходе матрицы осуществляют подпор, а вьщавливание проводят при прикладывании давления по радиусу, причем давление выбирают 2ГГ § по формуле W R Р{а) da, 2 ил., 2 табл. о СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

21 А1 (19) (11) СЮ 4 В 22 F 3 02, 3/20

1

)

Ф ! г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

lIo делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3794517/22-02 (22) 25.09.84 (46) 30.11.86. Бюл. ¹ 44 (72) В.А.Филимонов, Н.А.Лобастов, М.Т.Брежнев и Е.И.Степанов (53) 621.762.4.043 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 417242, кл. В 22 F 3/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 1049188, кл. В 22 F 3/20, 1982. (54) СПОСОБ HEIIPHPblBHOI 0 ПРЕССОВАНИЯ

ПОРОШКОВ (57) Изобретение относится к способу непрерывного прессования порошков.

Цель изобретения — повышение качества изделий. Композиционный материал подают в матрицу через зазор в пуансоне при наглухо замкнутом выходе. К матрице прикладывают крутящий момент с частотой вращения 45 об/мин.

При достижении давления подпора

336 кН размыкают выход матрицы и выдавливают материал. Повышение качества изделия достигается тем, что загрузку порошка. осуществляют,непрерывно через пуансон со сквозной полостью при вращении матрицы, перед выдавливанием на вьжоде матрицы осуществляют подпор, а выдавливание проводят при прикладывании давления по радиусу, причем давление выбирают

2П по формуле W = R P(a) da, 2 ил., 2 табл. о

273212

Непрерывно вдавлинаемый материал в основную массу увеличивает плотность основной массы в матрице, при этом создается давление А массы ма-териала на клиновую (формующую) поверхность торца пуансона.

Клиновая (формующая) поверхность с таким же давлением — Р давит на . основную массу(т.е. отталкивает формуемую поверхность основной массы в противоположную сторону) и при достижении давления подпора, равного А = (0,8-0,95) Р, выход матрицы размыкают и основная масса в матрице выдавливается через мундштук.

В зависимости А =-(0,8-0 95)P

А = р Б — давление, заданное технологией выдавливания

20 конкретного материала,Н;

Р— удельное давление выдавливания, Н/м ;

S — поперечное сечение матрицы, 25 Р— давление формующей поверхности на формуемую (нормальная реакция),Н;

О, 8-0 95=

F/N

k =0,080 15 — коэффициент трения в плос35 кости формования;

И=2М„ /Д вЂ” усилие, перемещающее формуемую поверхность относительно формующей, Н;

М„ — крутящий момент, приложенный к матрице, Н м;

Д вЂ” диаметр матрицы, м.

Создание на выходе матрицы подпора, равного А = -(0,8-0,95)Р, позволяет устранить поверхностные дефекты, так как при неподвижных поступательно инструментах (матрица, пуансон) выравнивается разница в скоростях истечения материала в центральной части и в периферии, при этом при А -Р:произойдет заклинивание. формуемой поверхности относительно формующей, а при А (-(0,8-0,95)P— уменьшение давления истечением материала через мундштук, вызывающее уменьшение плотности заготовок.

Кроме этого, за счет изменения объема (полости) между формуемой и формующей поверхностями давление, При замкнутом наглухо выходе из матрицы материал, заполняя ее, образует сплошную основную массу с фор40 муемой поверхностью, скользящую по неподвижной формующей (клиновой) поверхности.

Б матрице происходит уплотнение за счет непрерывного вдавливания в основную массу формуемого материала, поступающего на формуемую поверхность через зазор в клиновой поверхности непрерывно, т.е. в плоскости формования (плоскость, ограниченная формуемой и формующей поверхностями) образуется полость между концом и началом клиновой поверхности, уменьшающаяся в объеме от начала, в которую непрерывно подается материал по радиусу, уплотняясь за счет изменения объема полости между формуемой и формующей поверхностями.

1 1

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам непрерывного прессования порошкообразных композиционных материалов, таких как медный порошок, мелкозернистая коксо-пековая композиция и другие.

Цель изобретения — повышение качества изделий.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуществления предлагаемого способа, общий вид; на фиг. 2 — зависимость равномерно прикладываемого по радиусу R вдавливающего усилия P от углового перемещения формующей поверхности.

Устройство для осуществления предлагаемого способа непрерывного прессования порошкообразных и композиционных материалов состоит из матрицы

1 и пуансона 2 с заклинивающей поверхностью в виде клина.

Матрица 1 выполнена с возможностью вращательного движения относительно пуансона 2, торец которого выполнен в виде клиновой поверхности с началом и концом, сходящимися по радиусу.

Клиновая поверхность между концом и началом снабжена зазором по радиусу для подачи материала.

Способ реализуют следующим об-. разом.

Материал подают во вращающуюся матрицу 1 через зазор в торце пуансона 2. коэффициент подпора; усилие, препятствующее перемещению формуемой поверхности относительно формующей, Н;

В плоскости формования давление прессования (усилие) Р со стороны Ы формующей поверхности на формуемую изменялось с углом поворота d формуемой поверхности. з 1273 прикладываемое в плоскости формования по радиусу, изменяется от значений Р „ до Р„ в зависимости от Ин МЯ Кс углового перемещения формуемой поверхности, т.е. давление прессования, прикладываемое по формуемой поверхности с математической зависимостью, позволяет равномерно вдавливать материал и концентрировать усилие продавливания по радиусу, приводя формуемый материали к динамическому состоянию, что в совокупности улучшает качество изделий.

Пример 1. При прессовании композиционного материала брали 15 мелкозернистую коксо-пековую композицию на основе прокаленного кокса, состоящего из наполнителя (КНПС)

74%+1.Х, связующего (пек каменноугольный среднетемпературный) 25,86+ 20

+ 1%., пластификатора (олеиновая кислота) О, i4X+0 01%, нагретую в процессе смешивания до температуры 393 К и подавали в матрицу диаметром через зазор (площадью 2,25.10 м2) в пуан- 25 соне при наглкхо замкнутом выходе.

Для обеспечения необходимого давления материала в матрице, равного

320 кН (давление, необходимое для выдавливания материала через мунд- 30 штук при заданной технологии прессования), к ней прикладывали крутящий момент 4 кН м с мощностью привода 5,5 кВт и частотой вращения

45 об/мин.

При достижении давления подпора, равного 336 кН (что соответствовало уравнению 320 -0,95:Р), размыкали выход матрицы и выдавливали материал через мундштук диаметром 150 мм,при 40 этом коэффициент трения между формуемой и формующей поверхностями брали равным 0,08 (пара, сталь — углеграфитовый материал).

Давление подпора (нормальная ре-, 4 акция) фиксировали тензодатчиками, установленными на торце пуансона.

Тензодатчики размещались зеркально клиновой поверхности по окружностям диаметром 0,28, О, 15, О, 10 м с интервалом 1 /2, начиная от начала клиновой поверхности.

212

11/2

Tl 3/2m рад

80 кН

145 220 336

В процессе прессования матрицу нагревали до температуры 400 К и в таком режиме прессовали.

Полученные заготовки диаметром

150 мм и высотой 400 мм подвергались обжигу до температуры 1623 К в течение 180 ч.

Пример 2. При прессовании композиции состава наполнитель (КНПС) 77%+1%, связующее (пек каменноугольный среднетемпературный)

25,84%+0,5%, пластификатор (олеиновая кислота) О, 16%+0,01X процесс прессования аналогичен примеру 1 за исключением того, что для обеспечения давления материала в матрице, равном 3 МН, к ней прикладывали крутящий момент 36 кН м с мощностью привода 45 кВт и частотой вращения

12 об/ мин.

При достижении давления подпора, равного 3, 15 МН, размыкали выход матрицы и выдавливали материал через мундштук.

Пример 3. При прессовании порошкообразного материала брали медный порошок ПМС и подавали в матрицу объемом 2,56 10 м через за-Д зор в пуансоне 4 ° 10 м при наглухо замкнутом выходе.

Необходимое по технологии выдавливания давление материала в матрице брали равным l34 кН.

К матрице прикладывали крутящий момент 2,7 кН м с мощностью привода

4 кВт и частотой вращения 60 об/мин.

При достижении давления подпора, равного 180 кН (143= -0,8 .P), размыкали выход матрицы и выдавливали материал через мундштук, при этом коэффициент трения брали равным 0,,15 (пара, сталь — медь).

В процессе прессования были получены заготовки диаметром 50 мм и высотой 100 мм.

После прессования заготовки спекали при температуре 1673 К в течение 6,5 ч.

Таблица 1

Спосо

Н, /ма 1/0м м

А, КдЖ м ч град м-ч град

Извест, вызз 300

2,1. 10 6,3, 1Оз

80 .1,2 10 1,8 10 4,1 10 4 10э

Предлаг. аем 1йй

4,5 10 2,1..10

8410 6110

120 10 2,6 10 1,5.10

200 2,3.10 36 10 25 10

1 320

2 3150

103

18 10э

Таблица 2

Иэвестныи

3, 1 .10 2, 1 10

2,56 10"> 178

Предлагаемый

810 1,810

2,56 ° 10 180

Приме ч а и и е. V — объемматрицы; Pусилие выдавливания; 8,, 6 — пределы точности на изгиб и сжатие после спекания; 8

8 — пределы прочности на изгиб и сжатие до сн спекания; h > 8, — тепло и злектропроводность ° >, после спекания (обжига) соответственно; h, 8 тепло и злектропроводность до спекания.

5 12 32

Результаты прессования известным и предлагаемым способами приведены в табл, 1 и 2 (в табл. 1 приведены значения прессования известным и предлагаемым способами композицион5 ного материала, в табл. 2 — порошкообразного материала).

Как следует из приведенных данных при прессовании изделий предла- 10 гаемым способом значительно повьппаются механические свойства заготовок, т.е. по сравнению с известным способом предел прочности на сжатие увеличился -в первом примере в 14,4 15 раза, а во втором — в 8,5, кроме этого, тепло и злектропроводность увеличились в 36,5 и 2,5 раза соответственно.

Использование изобретения позволяет улучшить качество изделий за счет повышения механических свойств, таких как прочность на сжатие, изгиб и других, а также за счет повы- 25 шения тепло- и электропроводности, что обеспечивает снижение брака отпрессованных изделий на 30-40Х после спекания (обжига) заготовок.

12 Ь

Формула изобретения

Способ непрерывного прессования порошков, включающий загрузку порошка в полость матрицы и выдавливание пуансоном, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий, загрузку порошка осуществляют непрерывно через пуансон со сквозной полостью при вращении матрицы, перед выдавливанием на выходе матрицы осуществляют подпор, а выдавливание проводят при прикладывании давления по радиусу, причем давление выбирают по формуле

21Т

Р(а)- da, О где W — работа, совершаемая в плоскости выдавливания за один полный оборот формуемой поверхности относительно формующей, Дж; а — угловое перемещение формуемой поверхности относительно формующей, рад;

Р(а) — давление выдавливания, прикладываемое по радиусу на бесконечно малую длину, Н;

К вЂ” радиус пуансона, м.

12732) 2

Р

244

° -Ъ

P Q

igp

Я Ф у a rzo ь

® ф /7 ДД И . Я у,туое переееееуие РОрмумщей п05е хнО,рад

PLl8. 2

Составитель T.Øåâåëåâà

Редактор E.Êîï÷à Техред В.Кадар Корректор В .Бутяга

Заказ 6372/ 11 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4