Устройство для экструдирования полых изделий из порошка

 

Изобретение относится к устройствам для экструдирования полых изделий из порошка. Цель изобрете-- кия - повьш ение плотности изделий. Устройство состоит из корпуса 1 с бункером 2, матрицы 3, полого шнека 4 с приводом и оправочного стержня 6. На матрице и стержне имеются 2 I цилиндрические участки и участки, ограниченные выпуклой поверхностью 7 на матрице и вогнутой поверхностью 8 на стержне. Выпукло-вогнутые поверхности связаны соотношением R4Z) - r(Z) RO- г, причем (dR/dZ) 1, (dr/dZ) $ 1, где R - радиус внутренней криволинейной поверхности матрицы, г - радиус, криволинейной поверхности стержня, RJ, - радиус цилиндрических участков матрицы, Гдрадиус цилиндрических участков стержня, 2 - координата, отсчитываемая вдоль оси стержня. При этом Р (2-4) rf, л (0,2-0,7)«/, где 1 - длина выпукло-вогнутого участка, л - его прогиб, с/- величина зазора между матрицей и стержнем. При вращении шнека 4 порошок поступает в матрицу 3, в которой в зоне выпукло-вогнутого участка происходит интенсивный сдвиг частиц порошка относительно друг друга, что приводит к повьш1ению плотности изделий.2 ил. (Л оо ьо 00 со 4: (puf.l

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1323234

Г !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4 01 733 1/2 2-02 (22) 22.01.86 (46) 15.07,87. Бюл. Ф 26 (71) Витебский технологический институт легкой промышленности (72) П,А.Витязь, С,С.Клименков, И.С.Алексеев, В,В.Пятов и В ° В.Савицкий (53) 621.762.4 ° 045(088.8) (56) Степаненко А.В,, Исаевич Л,А.

Непрерывное формование порошков и гранул. Минск: Наука и техника, 1980, с. 247.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1033263, кл, В 22 F 3/20, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ

ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА (57) Изобретение относится к устройствам для экструдирования полых изделий из порошка. Цель изобретения — повышение плотности иэделий, Устройство состоит из корпуса 1 с бункером 2, матрицы 3, полого шнека 4 с приводом и оправочного стержня 6. На матрице и стержне имеются

z щ1 4 В 22 F 3/20, В 30 В 12/00 цилиндрические участки и участки, ограниченные выпуклой поверхностью 7 на матрице и вогнутой поверхностью 8 на стержне. Выпукло-вогнутые поверхности связаны соотношением

R2 (Z) — r (Z) = R,— r, причем (dR/dZ) 4 1 (юг/dZ) 6 1, где R — радиус внутренней криволинейной поверхности матрицы, г — радиус, криволинейной поверхности стержня, RD — радиус цилиндрических участков матрицы, r- радиус цилиндрических участков стержня, Z — координата, отсчитываемая вдоль оси стержня.

При этом Р = (2-4) с, и = (О, 2-0, 7)d, где Š— длина выпукло-вогнутого участка, д — его прогиб, d - величина зазора между матрицей и стержнем.

При вращении шнека 4 порошок поступает в матрицу 3, в которой в зоне выпукло-вогнутого участка происходит интенсивный сдвиг частиц порошка относительно друг друга, что приводит к повышению плотности изделий.2 ил.

1 132323

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для экструдирования полых изделий из порошков, Целью изобретения является повы- 5 шение плотности изделий.

На фиг.1 йредставлено устройство, продольный разрез, на фиг.2 — вариант исполнения матрицы и оправочного стержня.

Устройство состоит из корпуса 1 с закрепленным на нем загрузочным бункером 2, К торцу корпуса крепится матрица 3, внутри установлен полый шнек 4,соединенный посредством зубча того колеса 5 с приводом (условно не показан). Внутри шнека размещен оправочный стержень 6. На матрице и оправочном стержне имеются цилиндрические. участки и участки, ограниченные выпуклой поверхностью 7 на матрице и вогнутой поверхностью 8 на оправочном стержне (вариант конструктивного исполнения устройства представлен на фиг.2, где вогнутая поверхность 7 выполнена на матрице, а выпуклая поверхность 8 — на оправочном стержне). В обоих случаях указанные поверхности связаны соотношением

Rò(Z) — z1 (Z) = R - гй где R радиус:внутренней криволинейной поверхности матрицы, радиус криволинейной поверхности оправочного стержня, радиус цилиндрических участ40 ков матрицы, радиус цилиндрических участков оправочиого стержня, координата, отсчитываемая вдоль оси стержня.

Длина приведенных участков F u прогиб их d лежат в определенных пределах

Р = (2-4) (0,2-О, 7) с где Р— длина выпукло-вогнутого 55 участка на поверхностях матриц и оправочного стержня, измеренная вдоль оси устройства, и — прогиб выпуклого или вогнутого участка, определяемый как кратчайшее расстояние от наиболее удаленной точки на поверхности выпуклого или вогнутого участка до образующей цилиндрического участка матрицы или оправочного стержня, о — величина зазора между участками матрицы и оправочного стержня, Устройство работает следующим образом.

Шнек 4 получает вращение от привода, подает порошок из загрузочного бункера 2 в кольцевой зазор между матрицей 3 и оправочным стержнем 6 и выдавливает изделие трубчатой формы.

При этом выпукло-вогнутые поверхности на матрице и стержне образуют зону, в которой порошок подвергается интенсивному сдвигу. Возникающие при этом касательные напряжения совместно с нормальными способствуют более плотной укладке частиц порошка за счет разрушения. Кроме того, наблюдается снятие окисных пленок, перегруппировка частиц и втирание их в межчастичное пространство, а также холодная сварка в месте контакта, При этом изменение направления движения порошка обеспечивает снижение усилия, требуемого для достижения одинаковой плотности (в сравнении с известным устройством). Одновременно перемещение частиц одна относительно другой приводит к разрушению стыков на готовых изделиях и, как следствие, к повышению прочности последних, Чтобы получить изделия максимально возможной плотности, должно выполняться условие неразрывности потока экструдируемой порошковой шихты (в противном случае на готовом иэделии появляются либо пустоты, разрывы, трещины, расслоения и другие дефекты, либо происходит эаклинивание порошка между выпуклой и вогнутой поверхностями и получить изделие невозможно). Неразрывность потЬка обеспечивается тогда, когда площадь поперечного сечения кольцевого зазора между матрицей и оправочным стержнем не изменяется, т.е. S=const на всей длине матрицы, т.е,:

1323234

ld I 45 или

ДК йr

Достичь максималь"о возможную плотность изделий можно тогда, когда линии скольжения частиц порошка друг относительно друга наклонены к оси устройства под углом, не превышающим 45 ° При этом потери на трение минимальные. Если приведенное условие не выполняется, появляются застойные зоны, в которых скапливается неподвижный порошок, препятствую- 10 щий перемещению слоев, экструдируемых шнеком. Коэффициент внутреннего трения значительно больше коэффициента трения порошка о поверхности матрицы и оправочного стержня. Следовательно, происходит возрастание непроизводительных потерь усилия прессования, Таким образом, необходимо, чтобы

Для изготовления изделий использовались порошки ПЖ2И2 и ПМС-1. Плотность иэделий достигает 95% при выборе оптимальных значений 2 и д .

Оптимальная длина Р выпуклого и вогнутого участков на матрице и оправочном стержне равна

Таким образом, для достижения максимально возможной плотности с помощью описанного устройства необходимо соблюдение всех условий, гарантирующих требуемое расположение поверхностей, а геометрические параметры выпукло-вогнутых участков на поверхностях матрицы и оправочного стержня связаны с величиной зазора между последними. формула изобретения

Устройство для экструдирования полых изделий из порошка, содержащее корпус, матрицу, полый шнек, бункер и оправочный стержень, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения плотности изделий, внутренняя поверхность матрицы и оправочный стержень выполнены цилиндрическими с выпукло-вогнутыми участками, pasмещенными напротив друг друга, поверхностИ вращения, ограничивающие эти участки, связаны между собой соотношением (Z) — г2(Z) = Rã 2

dr причем (— -- ) <1, (— -) c 1

dZ d

Z длина выпукло-вогнутого участка ( ранна (2-4)с, а его прогиб равен (0,2-0,7) с где к

ro

4= (0,2-0,7) d, (2-4) d что обеспечивает значительное (на

14-20% по сравнению с известным) повышение плотности изделий. Кроме этого, если прогиб выпуклого и вогнутого участка лежит в пределах достигается увеличение плотности иэ45 делий на 11-22% по сравнению с известным.

Радиус внутренней криволинейной поверхносчи матрицы, радиус криволинейной поверхности опраночного стержня, Радиус цилиндрических участков матрицы, радиус цилиндрических участков стержня, координата, отсчитываемая вдоль оси стержня, неличина зазора между матряцей и стержнем.

1323234

Составитель Г. Загорская

Техред Л.Олийнык

Корректор А.Ильин

Редактор Н.Горват

Подписное

Тираж 740

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2904/13

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