Способ непрерывного изготовления изделий из порошков

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам непрерывного изготовления изделий из порошков. Цель изобретения - повышение качества изделий и расширение технологических возможностей за счет увеличения поперечного размера изделий. Способ непрерывного изготовления изделий из порошков включает прессование порошка шнеком, при прессовании порошок вакуумируют, что дает возможность повысить прочность изделий. На выходе из шнека заготовку разрезают на пластины ротором, повышая плотность и температуру заготовки. Затем в конической матрице пластины плотно укладываются, их поверхность притираются друг к другу, при этом происходит процесс спекания, после чего готовое изделие непрерывно выдавливается из матрицы. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1435405 А 1 (51) 4 В 22 F 3/20

1М:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 4213497/31-02 (22) 23.03.87 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (71) Витебский технологический институ легкой промышленности (72) С. С. Клименков, В. Г. Буткевич и В. В. Пятов (53) 621.762.4.045 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1219253, кл. В 22 F 3/20, 1985.

Заявка Японии № 59-185743, кл. С 22 С 1/04, В 22 F 3/20, 1984. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам непрерывного изготовления изделий из порошков.

Цель изобретения — повышение качества изделий и расширение технологических возможностей за счет увеличения поперечного размера изделий. Способ непрерывного изготовления изделий из порошков включает прессование порошка шнеком, при прессовании порошок вакуумируют, что дает возможность повысить прочность изделий. На выходе из шнека заготовку разрезают на пластины ротором, повышая плотность и температуру заготовки. Затем в конической матрице пластины плотно укладываются, их поверхность притираются друг к другу, при этом происходит процесс спекания, после чего готовое изделие непрерывно выдавливается из матрицы. 2 ил., 1 табл.

1485405

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления длинномеГ)ных спеченных изделий из металлических порошков.

Цель изобретения — повышение качества изделий и расширение технологических возможностей за счет увеличения поперечного размера изделий.

На фиг. 1 изображено устройство, реа-IHзующее предлагаемый способ; ня фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим ооразом.

Порошок 1 непрерывно подается Н3 бункера 2 в винтовую канавку 3 вращающегося шнека 4. Перемещаясь по канавке вперед, порошок уплотняется под действием возрастающего давления и разогревается за счет трения его о корпус 5 и OH!ICK. Воздух, выделяющийся при уплотнении Ilnpol(IKB, отсасывают вакуумным насосом через отверстия 6, имеющиеся в корпусе пресса.

Уплотненный порошок, непрерывно сходящий со шнека, представляет собой длинномерную прессовку, свернутую по винтовой линии. Этя прессовка разрезается на пластины 7 специальным ротором 8, установленным на выходе шнека и получаю(ням вращение от зубчатого колеса 9 через оправку 10. При этом имекгг место меха(гохимические эффекты, приводящие к увеличению химической активно(ти !!Ovepx(10«TCH частиц 3а счет образования 1(я них большого количества свободных радикалов.

Разрезание прессовки ня пл-стины collpoвождается выделением бол(ппого количества теплоты, что приводит к дальнейшему разогреву порошка. Режим резания выбирают таким образом, чтобы температура порошка после нарезания приближа.-(ясь к температуре спекания.

Режущие кромки зубьев ротора создают высокие локальные давления, приводящие к пластическому течению частиц Ilopo(IIKB. В результате этого пластины доуплотняк)тся до плотности, близкой 1(10T«ocòH KQMIIBKT!Iol.o материала. Высокая степе((я уплотнения 0стигается также за счет «оздапия ротором сдвигаю(цих усилий, лежа(цих в и 1o(к0«гн. нормальной направлению выдавливяпи». TBкие усилия смещают частHI(,û пор()l! I K(I н близлежащие поры, закрывая те из них. которые невозможно заполнить «помо(цью усилия прессования (дей«т()укицеп) вдo.(ь оси устройства) из-за яро«ногo эффекта.

После разрезания пласт lllh! I ioT(lo уK.!ВII!I)BK)T. Цель этой операции увеличение

1(лотности на стыках пластин. Осу(не«те.(»ется оня за счет одноврем Illlol o дейс-НН» двух усилий: одного, создаваемого шнеком и направленного вдоль о«и устройства, и второго — сдвигаю щего усилия, вози и кя (ощего и3-3я трен((я IIop0(IIKB 0 3ад« HU 110(3Ppх— ности зубьев ротора. Первое препятствует разориентации пластин, оно прижимает Hv

30 (5

;,г

2 друг к другу. Второе притирает поверхности пластин, уплотняя место их стыка.

Сразу же после укладки следует прессование пластин в конический брикет с помощью матрицы 11. Усилие прессования создается за счет совместного действия шнека и ротора.

Зубья ротора имеют скошенную заднюю поверхность, что способствует созданию осевого усилия.

Конический брикет непрерывно выдавливается через зазор, образованный. оправкой и матрицей. При этом температура порошка поднимается еще выше и происходит спекание изделий. Спекание протекает в условиях механо-химического активирования, что позволяет снизить продолжительность и температуру спекания, а также получить изделия повышенной прочности.

Наибольшую прочность сцепления после спекания имеют частицb(, лежащие на с ыках пластин, так как именно они подверглись максимальному активированию при резании. В процессе выдавливания стыки деформируются, выгягиваясь вдоль линий течения порошка, (ясполагаются в продольном

I;BIIpaaлении издел::;! .- то приводит к увеличению прочности из l: H» в продольном направлении, изделис,".:. учается как бы арф.ированным бывшими стыками пластин, имекнцими после IIEKBHH» повышенную прочность.

Б и редл я гя ем ом способе формирование производят .(неком, чго позволяет расширить технологические возможности известного способа за счет увеличе;(ия поперечного размера изделий и Нх (н)менклатуры.

11оперечный размер изделия в предлагаемом способе определяется диаметром шнека, так KBK в мя l ðèöó поступает спрессованный порошок, имеющий поперечный размер сечения., равный этому диаметру . Шнек может иметь диаметр 20 — 300 мм, это позволяет формовать изделия с поперечным разм ером 180 — 260 м м. Возможно получение изделий сложного профиля, с винтовыми поверхностями, технология изготовления которых на шнековых пре«сах достаточно хороню отработана.

Полученное изделие обладает повышенной прочностью по следующим причинам.

Во-первых, оно имеет высокую плотность, близкую к плотности компактного материала.

Увеличение плотности достигается как повышением давления прессования, так и введением операции непрерывной плотной укладки пластин зя счет создания сложно«впряжен«ог0 cocTQH«H» с большими касаг(л (п ым и на пряже«ням и.

Повышение давления прессования достигается применением шнека, имеющего значигсльнo большую длину канавки, чем у коле«я в известном способе (кяк известно, развиваемое давление пропорционально длине канавки). Вторым фактором, повышающим давление прессования, является совместное

15

3 действие шнека и ротора, что позво.i ет суммировать развиваемые ими усилия.

Положительно сказывается на плотности изделий и введение операции вакуумирования.

Во-вторых, прочность изделий увеличивается за счет улучшения условий спекания.

Отсутствие воздуха в зоне спекания предотвращает окисление изделия. Температура спекания может регулироваться изменением частоты вращения ротора, при этом скорость выдавливания, определяемая частотой вращения шнека, не изменяется.

Важным фактором, увеличивающим прочность изделий, является механо-химическое активирование процессе спекания. Поверхностная активность частиц увеличивает прочность их соединения при спекании, позволяет снизить температуру спекания (и уменьшить окисление), а также ускоряет этот процесс.

Пример 1. Из бронзового порошка изготавливают трубу наружным диаметром 50 мм и внутренним 40 мм. Наружный диаметр шнека 70 мм, глубина канавки и ее ширина соответственно 5 и 6 мм. Угол подъема канавки 13, длина рабочей части шнека 300 мм.

Шнек вращают с частотой 3 об/мин.

Порошок, перемещаясь в канавке шнека к матрице, уплотняется по мере возрастания давления. Выделяющийся при этом воздух отсасывается механическим вакуумным насосом, создающим разрежение 0,01 Па.

Порошок, находящийся в межвитковом пространстве шнека, разогревается за счет трения его о корпус и шнек. На выходе из шнека он имеет плотность 50 — 55Я от теоретической и температуру 300 С.

Прессовку, имеющую форму винтовой спирали, разрезают на пластины с помощью специального ротора, имеющего четыре зуба и наружный диаметр 70 мм. Частота вращения ротора 10 об/чин. Пластины имеют толщину 0,4 мм. При резании пластины доуплотняются за счет высоких локальных напряжений в зоне резания до плотности

94 — 96 г от плотности литой бронзы. Процесс резания поднимает температуру порошка до 600 С.

Во время нарезания пластин происходит активация поверхности частиц, находящихся в зоне резания.

Операции укладки пластин, их прессования в конический брикет и выдавливания через матрицу доводят температуру порошка до 600 С; при этой температуре он спекается.

Усилие выдавливания при указанных параметрах составляет 600 МПа. Готовое изделие имеет плотность 97Я.

В примере 1 показана возможность изготовления предлагаемым способом крупногабаритных полых изделий.

Пример 2. Из порошка меди ПМС-1 изготавливают проволоку диаметром 5 мм.

I

4 .; ля эт<ч о порошок засыпают в бункер включают привод шнека. Геометрические н; раметры шнека: диаметр 30 мм, глубина . навки 2 мм, ширина канавки 4 мм, подъема канавки 13, длина рабочей шнека 200 мм. Частота вращения

5 об/мин. Порошок, перемещаясь вдол. ка, уплотняется и разогревается. Р менно его вакуумируют, создавая р; зрс;+,.ние 0,01 Па механическим вакуумным насосом.

На выходе шнека порошок превращается в длинномерную прессовку, свернутую по винтовой линии. Плотность этой прессовки составляет 55 — 60О от плотности литой меди, температура около 400 С.

Затем прессовку разрезают на пластины с помощью специального ротора, имеющего четыре зуба. Диаметр ротора 30 мм, частота вращения 40 об/мин. Толщина пластин

0,5 мм. При этом происходит интенсивная деформация частиц порошка, разрыв уже образовавшихся связей, доуплотнение пластин до плотности 95 — 96Я от плотности компактного материала. Все это приводит к повышению химической активности поверхностей частиц, снятию окисных пленок, а также к дальнейшему разогреву порошка.

На выходе из зоны действия ротора пластины плотно укладывают под действием сдвигающих усилий, возникающих из-за трения их о задние поверхности зубьев ротора. Происходит втирание частиц порошка в межчастичное пространство, разрушение арок.

Плотно уложенные пластины прессуют в коническую матрицу за счет давления, создаваемого вращением шнека и ротора. Это давление при указанных режимах составляет 800 МПа. Температура порошка в матрице около 650 С.

Коническую прессовку, образующуюся в матрице, выдавливают через цилиндрическую фильеру диаметром 4,8 и длиной 50 мм.

При этом температура поднимается до

700 С, что вполне достаточно для спекания медного порошка при механо-химическом активировании.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет увеличить все основныс прочностные характеристики проволоки, Так, прочность на разрыв увеличилась в 1,5 раза, относительное удлинение в 2,4 раза, число пс— регибов в 1,7 раза.

Предлагаемый способ позволяет расширить технологические возможности известного способа за счет обеспечения изготов. сния изделий большого поперечного размера и сложной формы и упростить технологический процесс изготовления длинномерных изделий за счет совмещения операций прессования и спекания, что снижает стоимость этих изделий, позволяет получать проволоку повышенной прочности, допускает вьнокую степень автоматизи " :. оизводс;.на.

1435405

Формула изобретения

Характеристика известный предлагаемый

92-94

96-99

24

14-16

22-26

Способ непрерывного изготовления изделий из порошков, включающий прессование заготовки из порошка и выдавливание ее через матрицу, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий и раси прения технологических возможностей за

Плотность, % от плотности компактного материала

Предел прочности, МПа

Относительное удлинение, %

Максимальное число перегибов счет увеличения поперечного размера изделий, прессование заготовки из порошка проводят в витках шнека при вакуумирова= нии межвиткового пространства, перед выдавливанием заготовку разрезают ротором на пластины, прессуют пластины, укладывают их в пакет и дополнительно прессуют.

1435405

С оста вите ль Т. В и но г радова

Редактор F.. Папи Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 5592l13 Тираж 74! Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Способ непрерывного изготовления изделий из порошков Способ непрерывного изготовления изделий из порошков Способ непрерывного изготовления изделий из порошков Способ непрерывного изготовления изделий из порошков Способ непрерывного изготовления изделий из порошков 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления деформированных заготовок из порошков быстрорежущих сталей

Изобретение относится к устройствам для непрерьгоного формования; порошков

Изобретение относится к устройствам для непрерывного прессования длинномерных изделий из порошка

Изобретение относится к области заготовок большого поперечного сечения из гранулируемых спЛавов

Изобретение относится к порошковой металлургии

Изобретение относится к устройствам для непрерывного формования изделий переменного профиля из порошков

Изобретение относится к порошко вой металлургии

Изобретение относится к устройствам для непрерывного формования длинномерных изделий из порошков

Изобретение относится к способам горячей деформации заготовок из порошка быстрорежущей стали

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к непрерывному формованию порошковых материалов путем продавшивания их через мундштук (М)

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении расходуемых электродов титановых сплавов методом полунепрерывного прессования через проходную конусную матрицу

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения крупногабаритных заготовок из композиционного материала на основе металлической матрицы предпочтительно из алюминиевых и магниевых сплавов, армированных частицами неметаллических тугоплавких соединений

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению крупногабаритных полуфабрикатов в виде прутка, шестигранника, квадрата, прямоугольной шины, трубы и других профилей из порошковых и дисперсно-упрочненных материалов на основе меди, или никеля, или алюминия, или других цветных металлов, или их сочетаний, предназначенных для изготовления деталей электротехнического назначения в машиностроении
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству изделий из металлических порошков

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления антифрикционных материалов с твердыми смазками на основе меди, предназначенных для получения деталей триботехнического назначения (самосмазывающихся износостойких подшипников скольжения в узлах трения)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей, армированной тугоплавкими наполнителями

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий, а именно расходуемых электродов из металлических порошков, используемых в электрометаллургии
Изобретение относится к порошковой металлургии и может использоваться для изготовления длинномерных изделий из металлических нанопорошков

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу прессования брикетов из шихтовых материалов, в частности из титановых сплавов, содержащих образующиеся в процессе механической обработки изделий отходы
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при прессовании брикетов из шихтовых материалов титановых сплавов
Наверх