Устройство для прессования изделий из порошковых материалов

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения - повышение качества изделий и производительности процесса. В радиальные каналы матрицы 1 устанавливают мундштуки 2. На матрицу надевают упорную гильзу 3, которая фиксирует мундштуки в матрице в процессе прессования. С нижней стороны осевой полости матрицы вставляют пуансон 5, через верхнее отверстие матрицы засыпают порошковый материал, вставляют верхний пуансон. После сборки устройства одновременно или последовательно прикладывают давление к пуансонам, осуществляя прессование путем выдавливания. Устройство обеспечивает повышение производительности за счет выдавливания через несколько экструзионных каналов с помощью двустороннего приложения давления и позволяет повысить качество прессуемых изделий из быстроохлаждаемых кристаллических и аморфных порошков. 1 ил., 2 табл.

СОК)3 СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А!

„„Я0„„14827К

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фь

+) (ъ;

ДЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4358670/31-02 (22) 26. 10.87 (46) 30.05.89, Бюл. Y- 20 (7 1) Белорусский политехнический институт (72) Ю.П.Бобруйко, В.А.Сидоров, Г.М.Жданович, Ю.В.Туров и N.È.Áàðêóí (53) 621.762.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - !171206, кл. В 22 F. 3/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1125105, кл. В 22 F 3/20, 1983. (Ю 4 В 22 F 3/02 В 30 В 15/02

В 22 F 3/20

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕССОВАШИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к порошко*. вой металлургии. Цель изобретения повышение качества изделий и производительности процесса. В радиальные каналы матрицы 1 устанавливают муHlT, штуки 2. На матрицу надевают упорную гильзу 3, которая Аиксирует мундштуки в матрице в процессе прессования, С нижней стороны осевой полости ма,— рицы вставляют пуансон 5, через верх1482764 нее отверстие матрицы засылают порошковый материал, вставляют верхний пуансон. После сборки устройства одновременно или последовательно при% кладывают давление к пуансонам, осу-. ществляя прессование путем выдавливания. Устройство обеспечивает поныИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для прессования изделий из порошковых.материалов.

Цель изобретения — повьппение качества изделий и производительности процесса.

На чертеже изображен фронтальный разрез одного из вариантов предлагаемого устройства. 10

Устройство состоит из матрицы 1, мундштука 2 с каналами для экструзии, равномерно расположенных по окружности матрицы, упорной гильзы 3 с отверстиями для выхода изделий, верх- 15 него 4 и нижнего 5 пуансонов. Ось каждого канала матрицы составляет угол 30-150 с направлением перемещения пуансонов, а прессующие торцы пуансонов выполнены конической формы 20 с углом при вершине конуса 90-150

Устройство работает следующим образом.

В радиальные каналы матрицы 1 помещают мундштуки 2, на матрицу оде- 25 вают упорную гильзу 3, которая фиксирует мундштуки в матрице в процессе прессования. С нижней стороны осевую рабочую полость матрицы вставляют пуансон 5. Через верхнее отверс- 30 тие в рабочую полость матрицы засыпают исходный порошковый материал и вставляют верхний пуансон. 4. После сборки устройства одновременно или последовательно прикладывают давление к нижнему 5 и верхнему 4 пуансонам, осуществляя тем самым компактирование порошка путем выдавливания.

Экструдирующие каналы расположены по окружности матрицы равномерно 40 (например, 3, 4 или 6 отверстий) для равномерного нагружения матрицы. Профили отверстий в данном устройстве шение производительности за счет выдавливания через несколько экструзионных каналов с помощью двустороннего приложения давления и позволяет повысить качество прессуемых изделий из быстроохлажденных кристаллических и аморфных порошков. 1 ил., 2 табл. могут отличаться друг от друга (например, круглые, квадратные, треугольные, спиральные и т.п.) прн условии равенства их площадей в сечении калибрующей части очка.

Компактирование можно осуществлять как нагретого до заданной температуры самого материала, так и при нагреве исходного порошка непосредственно в устройстве с помощью электрического нагревателя, расположенного на наружной поверхности упорной гильзы (не показан).

Расположенные под углом 30-150 к направлению движения пуансонов каналы для экструзии обеспечивают более интенсивные сдвиговые деформации не только в периферийных слоях прессовки, но и во всем объеме, так как экс" трузия под углом в отличие от выдавливания в осевом направлении существенно изменяет направление, величину и соотношение между нормальными и касательными напряжениями на контактньтх поверхностях частиц порошкового материала, причем доля касательных напряжений увеличивается (т.е. растут сдвиговые деформации, способствующие росту плотности по объему прессовки и равномерности ее распределения). Величина угла между направлением экструзии и направлением перемещения пуансонов зависит от формы частиц прессуемого порошка (чешуйча" тая, округлая, игольчатая), которая для быстроохлажденныхмелкокристаллитных и аморфных металлических порошков зависит от способа получения, И ходя из условия создания максимальных сдвиго- . вых деформаций для частиц округлой формы оптимальным углом направления экструзии будет угол из диапазона 75105, для остальных форм частиц оп1482 i64

Таблица 1

Форма частиц

Предел прочности прессовки при растяжении при угле (град.) между осью для экструзии и осью вертикальной полости матрицы, МПа

1 Т 1 Г I

0 . 20 30 60 90 150 160

Округлая 280 300 321 335 350 318 296

Чешуйчатая 295 325 345 358 343 359 290

Игольчатая 290 334 355 360 339 348 293 тимальним будет угол из диапазона

30 — 60 либо 120 †15.

Прессующие торцы пуансонов, выполненные в виде конуса с углом при вершине 90-150, позволяют равномерно распределять сдвиговые деформации в зоне уплотнения каждого экструдирующего очка, а также регулировать соотношение между компонентами напряже- 10 ний на контактных площадках между частицами порошка, Более высокая производительность устройства достигается тем, что выдавливание осуществляется двумя пуан- 15 соками, движущимися навстречу друг другу, что приводит к увеличению скорости истечения материала из матрицы.

В табл. 1 представлены результаты 2р измерений предела прочности полученного изделия (этой величиной можно характеризовать качество изделий) в зависимости от угла между осью каждого канала для экструзии и направле- 25 ниями перемещения пуансонов (угол p).

Прессовали порошок сплава состава (в весов, проц.) Al — 2,5 Cr — 2,5

Zr при 400 С со степенью обжатия

1: 16. Значение угла С соответствует прессованию в устройстве, принятом за прототип.

Иэ табл.1 видно, что предел прочности изделий на 14-257 вьппе при ука35 занном диапазоне углов, чем при прессования в устройстве, принятом за прототип и аналог.

В табл.2 приведены данные по влиянию угла при вершине корпуса прессуе- 40 мого торца пуансона на предел проч-. ности при растяжении прессовок, который характеризует качество изделий.

Экструдируемый материал Al -2,5 Cr—

2,5 Zr, температура экструзии 400 С 45 степень обжатия 1:16, порошок со сферической формой частиц, угол ь= 90

Из табл.2 видно, что выполнение прессующего торца пуансона с углом при вершине И = 90-150 позволяет повысить предел прочности иэделий на

18-207 по сравнению с прессованием в устройстве, принятом за прототип (с = 180 )..

Применение предлагаемого устройства для компактирования мелкокристаллитных и аморфных порошков обусловлено их особыми физико-механическими и структурными свойствами, а также характером уплотнения. Такие порошки являются жесткими, обладают недостаточной уплотняемостью в обычных условиях и поэтому требуют создания дополнительных сдвиговых деформаций, что и осуществляется данным устройством.

Формула изобретения

Устройство для прессования изделий из порошковых материалов, преимущественно изделий иэ быстроохлажденных мелкокристаллических и аморфных порошков, содержащее цилиндрическую матрицу со сквозной осевой полостью . и с наклонными сквозными каналами в ее стенке, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения верхний пуансон и нижний пуансон,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества процесса изделий и производительности процесса, оно снабжено мундштуками, размещенными в каналах, и упорной гильзой для фиксации положения мундштуков, каналы выполнены равномерно по окружности матрицы, ось каждого составляет с осью полости матрицы угол

30-150, нижний пуансон установлен с воэможностью возвратно-поступательного перемещения и рабочие торцы пуансонов выполнены выпукло-конической формы с углом при вершине 90-150 .

1482764

Таблица2

120.90

150 180

306 343

350 347 290

Корректор Yi-Васильева

Редактор В.Ковтун

Заказ 2739/12 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Угол при вершине конуса пуансона, град.

Предел прочности при растяжении, МПа

Составитель Л.Гамаюнова

Техред А.Кравчук