Способ формования заготовок из порошка в оболочке и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам и устройствам для формования заготовок экструдированием. Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа за счет прессования абразивных и пирофорных порошков. При формовании стержневых заготовок диаметром 40 мм и длиной 500 мм из порошка на основе магния в качестве оболочки использовали лавсановую кальку толщиной 0,2 мм в виде лент шириной 24 мм. Ленты укладывали внахлест с перекрытием 2 мм в контейнере матрицы диаметром 49 мм и углом матричной воронки 20°. Общее количество лент 7. Рабочие поверхности устройства, подающие ленту (направляющие), имели радиус 100 мм с длиной дуги 90 мм. Усилие на пуансоне 160 кН, скорость деформирования 2,2 м/мин. Плотность после прессования 95 - 98%. Для подачи лент в полость матрицы устройство, кроме направляющих, содержит еще шайбу из упругого материала на торце пуансона и прижимы с ребрами. Расстояние между направляющими и ребрами эквидистантны. 2 с. и, 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) SU(ill 1 4 (ST)S В 22 Р 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4299686/31-02 (22) 25. 08. 87 (46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (72) А. В, Степаненко, Н. А. Силин, В. Ф. Мадякин, В. Б. Громов, В. Г, Джангирян, Л. А. Исаевич и E. Б. Ложечников (53) 621.762.4.045(088.8) (56) Кипарисов С. С, и Либенсон Г. А.

Порошковая металлургия, М.: Металлургия, 1980, с. 296.

Авторское свидетельство СССР

1(19 916090, кл. В 22 F 3/20, 1982. (54) СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ

ПОРОШКА В ОБОЛОЧКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам и устройствам для формования заготовок экструдированием., Цель изобретения — расширение технологических возможностей способа за счет прессоИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам и устройствам для формования заготовок экструдированием.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей способа за счет прессования абразивных и пирофорных порошков.

Согласно способу формованйя заго" товок из порошка в оболочке последнюю образуют из лент посредством укладки их без зазора, при этом в качестве материала оболочки выбирают материал, напряжение сжатия которого не

2 вания абразивных и пирофорных nopomков. При формировании стержневых заготовок диаметром 40 мм и длиной 500 мм . из порошка на основе магния в качест . ве оболочки использовали лавсаноьую кальку толщиной 0,2 мм в виде лент шириной 24 мм. Ленты укладывали внахлест с перекрытием 2 мм в контейнере матрицы диаметром 49 мм и углом матричной воронки 20 . Общее количество лент 7. Рабочие поверхности устройства, подающие ленту (направляющие), имели радиус 100 мм с длиной дуги

90 мм. Усилие на пуансоне 160 кН, скорость деформирования 2,2 м/мин.

Плотность после прессования 95 — 98ß.

Для подачи лент в полость матрицы устройство, кроме направляющих, содержит еще шайбу из упругого материала на торце пуансона и прижимы с реб- . рами. Расстояния между направляющими и ребрами эквидистантны. 2 с. и

3 з и. ф лы, 3 ил. менее напряжения сжатия порошка. Ленты могут располагаться встык или внахлест, а в качестве материала может быть использована лавсановая калька, латунь или сталь.

В устройстве для формования загоТоВоК из порошка в оболочке, содержащем матрицу и соосно установленный в ней с возможностью перемещения вдоль ее оси пуансон с закрепленной на его торце шайбой из упругого материала, в верхней части контейнера матрицы смонтированы радиально направляющие, имеющие криволинейную рабочую поверх1574370 ность с прямолинейной образующей, и прижим, на наружной поверхности которого размещены ребра с рабочими поверхностями, эквидистантными рабочим поверхностям направляющих, причем на рабочей поверхности направляющих или ребер выполнены реборды.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления способа, вертикальный разрез; на Аиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — готовое. изделие с различной схемой укладки лент оболочки, поперечный разрез, Устройство содержит матрицу 1 с профилированной внутренней полостью, включающей контейнер, коническую часть и калибрующий поясок, внутри которой соосно расположен с возможностью возвратно-поступательного пере" мещения вдоль оси пуансон 2 с закрепленной на его торце ступенчатой шайбой 3 иэ упругого материала, например полиуретана, радиально установленные на матрицу направляющие 4 с ребордами на рабочей цилиндрической поверхности, прижимы 5 образуют воронку, снаружи прикима выполнены ребра 6 с цилиндрическими рабочими поверхностями, входя» щими в реборды направляющих, пружины

7 и кассеты с лентами 8, охватывающими направляющие и полость матрицы, формируемые в оболочку 9, причем количество направляющих и радиальных ребер 6 соответствует количеству одновременно подаваемых лент в полость матрицы, а расстояние между ребордами каждой из направляющих равно ширине ленты.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

Ленты 8 заправляют под ребра 6 прижима 5 и пропускают сквозь полость матрицы 1. После этого в контейнер матрицы вставляют заглушку из пластичного материала (не показана) и перемещением пуансона 2 с закрепленной шайбой 3 под действием. усилия запрессовывают заглушку в коническую часть матрицы, в результате чего ленты прижимаются к стенкам контейнера.

Далее в воронкообразную полость засыпают формируемый порошок 10, извлекают из контейнера матрицы 1 пуансон 2, после чего порошок под .действием си- 55 лы тяжести заполняет свободную полость контейнера. Затем пуансон 2 ра- бочат усилием перемещают вдоль оси матрицы в направлении прессования н ,производят формование порошка 10.

При этом ленты тоже перемещаются в направлении прессования, поскольку коэффициент трения между порошком и лентами выше, чем на контакте лент с матрицей. При необходимости коэффициент трения лент о стенки матрицы снижают нанесением смазочного материала. После этого пуансон извлекают из контейнера матрицы, свободная полость которого заполняется порошком, и процесс повторяют в прежней последовательности. На выходе из калибрующего пояска матрицы ленты 8 легко отделяются от сформованной заготовки. После израсходования запаса лент в кассетах их стыкуют с лентами других кассет любыми известными способами либо после правки используют ленты предыдущих кассет, Изменяя ширину лент и, соответственно, направляющих, ленты в контейнере матрицы укладывают встык по боковым торцам либо внахлест, В случае укладки лент встык они обеспечивают хорошее направление одна другой, но при этом предъявляются жесткие требования к точности размеров по их ширине, чтобы в сумме последняя равнялась длине окружности поперечного сечения полости контейнера матрицы. В результате обжима лент в конической части. матрицы их ширина уменьшается и при повторном использовании помимо правки требуется замена одной из лент на более широкую и, соответственно, направляющей, чтобы полость контейнера закрывалась полностью материалом оболочки, При укладке лент внахлест.не предь является высоких требований к точности размеров по их ширине, так как при обжатии в конической части матрицы они имеют возможность смещаться одна относительно другой в окружном . направлении, что практически не вызывает изменения первоначальной ширины лент..После правки эти ленты могут быть использованы повторно без замены направляющих, так как нет необходимости изменять расстояние между ребордами последних. Однако при такой схеме укладки на внешней поверхности Аормуемой заготовки в зонах перекрытия лент остаются продольные углубления, равные толщине самих лент. Величина перекрытия лент сос5 1 5 тавляе т О, 05 — О,! О их ширины. При значении перекрыггия,. меньшем 0,05 ши рины лент, из-эа возможных перекосов последних в процессе Аормирования оболочки образуются зазоры между ними, так как при укладке внахлест торцы соседних лент не "поддерживают" друг друга. При величине перекрытия больше 0,1 ширины лент нерационально расходуется материал оболочки.

Толщину лент выбирают в пределах

0,1 — 0,3 мм. При толщине, меньшей

0,1 мм, происходит потеря несущей способности оболочки, а при толщине, большей 0,3 мм, нервционально расходуется материал лент.

При формировании граневь»х профилей количество лент, подаваемых одновременно в очаг деформации, равно количеству граней . В случае выдавливания заготовок с круговым поперечным сечением количество одновременно пода ваемых в матрицу лент выбирают в пределах 6 — 10 штук. При количестве одновременно подаваемых лент менее 6 в них могут возникать гоАры в зоне перехода от направляющих к стенкам контейнера матрицы. В случае одновременного использования более 10 лент снижается технологичность процесса, поскольку большее их количество потребуется заправить в устройство и подвергнуть последующей правке для повторного использования.

Выполнение направляющих вставок с цилиндрической рабочей поверхностью, образованной движением прямолинейной образующей на криволинейной направляющей, обеспечивает плавный» переход ленты из плоской в часть трубчатой оболочки. При любой другой рабочей поверхности этих вставок (конической, торцовой) на входе в контейнер матрицы в лентах образуются гоАры, так как сформованный под питателем-прижимом желоб иэ ленты потребуется перегнуть относительно кромки контейнера матрицы, Наличие гофр в .лентах на входе в контейнер приводит к снижению качества поверхности требуемых заготовок и даже к разрыву оболочек.

Пример 1. Проведено формование заготовок стержневого типа диаметром 40 мм, длиной 600 мм с.относительной плотностью 0,92 — 0,98 из алюминиевого порошка ЛПЖ без применения связующих веществ и смазочного материала. В качестве оболочки ис4370

4 0

50 пол эуют холоднокатаные ленты из латуни Л68 толщиной 0,2 мм и шириной

22 мм, уложенные встык по боковым торцам в контейнере матрицы с диаметром полости 49 мм и углом матричной воронки 20 . Количество одновременно о уложецнь»х лент и, соответственно, направляющих вставок и радиальных ребер на питателе-прижиме равно 7. Рабочие поверхности направляющих вставок и радиальних ребер на питателе-прижиме являются частями кругового цилиндра радиусом 100 мм с длинаьа» дуг 90 мм.

-Усилие выдавливания при заданной плотности получаемь»х заготовок составляет 460 кН. Нанесение консистентной графитной смазки ГОСТ 3333-80) на поверхности лент, контактирующие со стенками контейнера, позволяет снизить технологическое усилие до 120 кН.

Шероховатость поверхности сформованных заготовок в обоих случаях соответствует шероховатости самих лент без наличия задирчив. При выдавливании без применения оболочки технологическое усилие достигает 650 кН, наблюдается налипание Аормуемого материала на стенки контейнера матрицы и появление эадиров на поверхности получаемых заготовок глубиной до 1,5 мм.

Попытка использовать трубчатую оболочку иэ полиэтилена с толщиной стенки 0,3 мм не дает положительного эффекта иэ-эа локального разрьва стенок оболочки, в результате чего происходит налипание порошка на стенки контейнера, и технологическое усилие возрастает до 610 кН. Относительная плотно сть сформо в анных э аго тово к

0,92 — 0,94.

При»енение для этих же целей обо,гочки из лент лавсановой кальки (T) 6-17-668-80), имеющих ширину 22 мм и толщину 0,2 мм, обеспечивает высокое качество поверхности формуеьых заготовок, поскольку не наблюдается разрушения самих лент и налипания порошка на стенки матрицы. Технологическое усилие при этом достигает

140 кН. Относительная плотность сАормованных заготовок 0,92 — 0,94.

П р и и е р 2. Формуют цилиндри ческие заготовки диаметром 40»м дли. ной 400 мм с относительной плотностью

0,9 — 0,94 из смеси, содержащей 987, железного порошка марки ПУ<2И2 и 2Е . порошка карбида бора беэ применения связующих веществ и смазочного мате-.

1574370 . риала. В качестве оболочхи используют холоднокатаные ленты толщиной 0,1 мм и шириной 24 мм из стали 10, уложенные внахлест в контейнере матрицы с диаметром полости 49 мм и углом мат5 ричной воронки 20 . Количество одновременно подаваемых лент и, соответ-. ственно„ направляющих вставок и радиальных ребер в питателе-прижиме равно 7., Рабочие поверхности направляющих и ребер выбирают цилиндрическими радиусом 100 мм и длиной дуг

90 мм. Поверхности лент, контактирующие со стенками контейнера матрицы, смазывают предварительно консистентной графитной смазкой (ГОСТ 3333-80).

Технологическое усилие при этом составляет 380 кН, в то время как в случае формования без оболочки оно достигает 740 кП. Относительная плот" ность заготовки 0,92 — 0,95.

В.результате применения оболочки из стальных лент стойкость матрицы возросла в 4 — 5 раз..После удаления 25 лент со сформованной заготовки и последующих правок в валках оказалось возможным использование их повторно не менее трех раз. На поверхности получаемых заготовок образуются продоль-30 ные канавки в местах перекрытия лент, однако их глубина меньше глубины рисок, появляющихся на заготовке вслед

-ствие истирания рабочей поверхности матрицы твердыми включениями карбида бора. Так в случае применения оболоч1 ки из лент толщиной 0,1 мм глубина канавок на заготовке составляет 0,1 мм в то время как при выдавливании прутка без применения оболочки через 40 40 циклов формования на его поверхности появляются продольные риски глубиной

0,14 мм..

П р и м,е р 3. Формуют стержневые заготовки диаметром 40 мм и длиной 500 мм с относительной плотностью

0,95 — 0,98 из порошковой стали на основе магния. В качестве оболочки используют ленту лавсановой кальки (ТУ 6-17-668-80) толщиной 0,2 мм и

50 шириной 24 мм. Ленты укладывают внахлест с перекрытием 2 мм в, контейнере матрицы с диаметром полости 49 мм и о углом матричной воронки 20 . Количесч во одновременно уложенных лент равно

7. Рабочие поверхности направляющих

55 вставок и радиальных ребер на питателе-прижиме являются частями кругового цилиндра радиусом 100 мм с.длиной дуг

90 мм. Технологическое усилие на riyансоне для достижения заданной плотности достигает 160 кН. Скорость деформирования равна 2,2 м/мин. В процессе экструдирования не наблюдается разрушения оболочки. Выдавливание при тех же обжатиях и скорости деформирования с применением полиэтиленовой оболочки по известному способу или в ее отсутствие приводит к увеличению технологического усилия на пуансоне до 530 кН и возгоранию смеси.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяет прессовать абразивные и пирофорные порошки.

Формула изобретения

1 . Способ формования заготовок из ,порошка в оболочке, включающий экструдирование порошка пуансоном в мундштучную полость матрицы последовательно отдельными порциями в оболочке неограниченной длины, покрывающей поверхность рабочей полости матрицы, отличающий с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа за счет прессования абразивных и пирофорных порошков, оболочку образуют из лент посредством укладки их без зазора, при этом в качестве материала оболочки выбирают. материал, напряжение сжатия которого не менее напряжения сжатия порошка.

2. Способ по п. 1,. о т л и ч а— ю шийся тем, что ленты располагают встык по боковым торцам.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что ленты распола-!.ают боковыми торцами внахлест.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л ичающий с я тем, что ленты выполняют из лавсановой кальки, латуни или стали.

5. Устройство для формования заготовок из порошка в оболочке, содержащее матрицу и соосно установленный в ней с возможностью перемещения вдоль ее оси пуансон, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет прессования абразивных и пирофорных порошков, оно снабжено шайбой иэ упругого материала, направляющими подачи лент оболочки, выполненными с криволинейной поверхностью

1574370

l0 и прямолинейными образующими, и приЖимом с ребрами на его поверхности, рабочие поверхности которых эквидистантны рабочим поверхностям направ-.

5 ляющих, при этом шайба закреплена на торце пуансона, а направляющие радиально размещены на верхнем торце матри цы °

6. Устройство по п. 5, о т. л и— ч а ю щ е е с я тем, что на рабочей поверхности направляющих или ребер выполнены реборды.

1574370

Составитель В. П)уменко

Техред И,Дидык Корректор Т. Малец

Редактор М. Петрова ю

Заказ 1745 Тираж 647 Подписное

ВЙИИПИ 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