Пуансон пресс-формы для горячего прессования

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пуансонам прессформ для горячего прессования изделий из порошка. Цель изобретения - увеличение габаритов спрессованных изделий и повышение их качества. Пуансон выполнен в виде корпуса (стакана, состоящего из цилиндрической части 1 с дном 2) и центрального стержня 3. зазор между которыми заполнен электроизолирующим материалом 4. Пуансон снабжен также токоподводом 5, контактирующим с цилиндрической частью стакана, и токоподводом 6, контактирующим с поверхностью центрального стержня . Токоподводы 5 и 6 соединены с одним или несколькими трансформаторами тока. В результате прохождения тока дно 2 стакана разогревается и нагревает прессуемый материал , после чего осуществляется прессование изделия. При использовании предлагаемого пуансона получены изделия диаметром 280 мм, характеризующиеся высоким качеством материала. Следовательно, применение пуансона позволяет увеличить габариты изделий и повысить их качество. 2 з.п. ф-лы. 3 ил. 7 $ L Os чэ го о 00 со Фиг.1 г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ И РЕТЕ И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А (21) 4633499/02 (22) 09.01.89 ,(46} 23.01.91. Бюл. М 3 (71) Институт сверхтвердых материалов

АН УССР (72) П.С.Кислый, В.И.Игнатенко, Я.А.Крыль . и О.Н.Белоконь (53) 621,762.4.043(088,8) (56) Патент Великобритании М 899183, кл. 87, 1962.

Технология металлов и конструкцион.ных материалов. — Минск: Высшая школа, 1973, с. 495, рис, 300. (54) ПУАНСОН ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пуансонам пресс- форм для горячего прессования изделий из порошка. Цель изобретения — увеличение габаритов спрессованных изделий

„, . Ж „, 1622083 А1 (я)л В 22 F 3/14, В 30 В 15/02 и повышение их качества. Пуансон выполнен в виде корпуса (стакана, состоящего из цилиндрической части 1 с дном 2) и центрального стержня 3, зазор между которыми заполнен электроизолирующим материалом 4. Пуансон снабжен также токопадводом 5, контактирующим с цилиндрической частью стакана, и токоподводом 6, контактирующим с поверхностью центрального стержня. Токоподводы 5 и 6 соединены с одним или несколькими трансформаторами тока. В результате прохождения тока дно 2 стакана разогревается и нагревает прессуемый материал, после чего осуществляется прессование изделия. При использовании предлагаемого пуансона получены изделия диаметром 280 мм, характеризующиеся высоким качеством материала, Следовательно, применение пуансона позволяет увеличить габариты изделий и повысить их качество. 2 з, и, ф-лы. 3 ил, 1622083

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пресс-формам для горячего прессования изделий из порошка, Целью изобретения является увеличение габаритов спрессованных изделий и повышение их.качества, На фиг.1 показана схема пуансона в виде стакана с центральным стержнем; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1 (пуансон, у которого цилиндрическая часть стакана состоит из трех изолированных участков); на фиг.3 — то же, с дополнительными стержнями.

Пуансон (фиг.1) содержит корпус в виде стакана, состоящего из цилиндрической части 1 с дном 2, В центральной части корпуса расположен центральный стержень 3, Корпус и центральный стержень 3 выполнены из электропроводящего материала (графита) с зазором, который заполнен электроизоля цион н ым материалом 4.

Цилиндрическая часть стакана со стороны, противоположной дну 2, имеет контактную поверхность, выполненную либо конической, либо в виде плоского торца, которая контактирует с поверхностью токоподвода . 5, выполненного охлэждаемым, например из меди. Детали токоподвода 5, контактирующие с контактной поверхностью стакана, подпружинены (не показано) и соединены с токоподводящими проводами либо шинами (не показаны).

Центральный стержень 3 имеет коническую либо плоскую контактную поверхность, контактирующую с соответствующей поверхностью токоподвода 6, изолированного от токоподвода 5 и цилиндрической части 1 стакана. Токоподвод 6 выполнен преимущественно медным, охлаждаемым и соединен с токоподводящими проводами либо шинами.

Подводящие шины токоподводов 5 и 6 выполнены изолированными от опорной поверхности промежуточной изолированной плиты 7, эакрепляемой на столе пресса (не показан), Кроме того, у пуансона (фиг.2) цилиндрическая часть 1 может быть разделена на равные сегменты 8, изолированные друг от друга и от центрального стержня 3 электроизоляционным материалом 4, причем цилиндрическая часть разделена, кэк минимум, на три сегмента 8 либо на большее числр, кратное трем. Каждый из сегментов 8 контактирует с отдельным токоподводом 5, Пуансон либо детали пуансона могут быть выполнены из графита, полученного нудель-процессом с последующим заполнением зазоров и спеканием. Электроизоля5

25

50

55 ционным материалом 4 может быть композиционный керамический тугоплавкий материал ABN, BN, ACN и так далее либо тугоплавкие окислы, например А!20з, Ег02 и другие, в виде порошков и лент. Материал может быть получен заполнением зазоров шликерным литьем с последующим спекэнием совместно с пуансоном, При этом, пуансон (фиг.3) может иметь большое количество стержней 3, изолированных друг от друга и цилиндрической части 1, причем каждый из стержней соединен с отдельным токоподводом 6, а цилиндрическая часть 1 либо заменяющие ее части (сегменты 8) соединены с одним или несколькими тока п одводами 6. Та ким образом, л юбая часть пуансона в радиальном направлении может быть подключена к регулируемому источнику тока, т.е, возможно осуществление зонного нагрева.

Возможны комбинации применения вариантов пуансонов (фиг.1 — 3), т.е. может быть применен в одной пресс-форме один пуансон одного варианта, а во второй — второго варианта. Токоподводящие провода (шины) пуансонов:-ресс-формы выполнены гибкими, т,е. имею возможность свободного движения ar есте с пуансоном. Прессформу устанавливают в вакуумной камере либо камере с защитным газом, либо в теплоизоляционной засыпке, расположенной между плитами гидравлического пресса.

Конструкцию пуансона выбирают в зависимости от температуры и давления прессова5 ния. Пуансон применяютдля двустороннего и одностороннего прессования.

Пуансон необходим для разогрева порошка, находящегося в прессовой камере пресс-формы, и передачи давления прессования. Разогрев производят с необходимой скоростью, так как скорость разогрева легко регулируется, Кроме того. скорость регулирования разогрева от верхнего и нижнего пуансонов не зависит друг от друга, поэтому верхний и нижний пуансоны можно разогреть с различными скоростями до необходимых заданных температур с достаточной точностью. Температура разогрева предлагаемых конструкций пуансона высокая и может достигать в вакууме или защитной среде

3000 С, а градиент в радиальном направлении минимальный.

В связи с тем, что конструкция пуансона обладает достаточной жесткостью в осевом направлении, т.е. все детали пуайсона работают на сжатие, пуансон передает прессуемому материалу давление, достаточное для горячего прессования порошков тугоплавких соединений. Кроме того, поскольку материал деталей пуансона — графит, 1622083 жесткость пуансона в осевом направлении осуществления двустороннего прессования с нагревом возрастает, что связано со свой- (свободного движения матрицы с обоймой .ством графита увеличивать предел. прочно- вниз). сти на сжатие при нагреве. После достижения температуры горячеТаким образом, конструкция предлага- 5 го прессования производят рабочее нагруемого пуансона позволяет произвести рав- жение верхнего пуансона давлением. По номерный разогрев прессуемого порошка и окончании горячего прессования и охлаждевыдержать давление, достаточное для прес- ния пресс-формы траверсу пресса отводят сования при высоких температурах. вверх, снимают изолированную промежуточРазогрев пуансона (дна) происходит за 10 ную шину с верхним пуансоном. пресс-форму счет прохождения тока промышленной час- разбирают и извлекают спресованное издетоты оТ трансформатора через его детали лие, которое отправляют на дальнейшую мекак через элементы сопротивления. В раз- ханическую обработку. личных конструкциях пуансона(фиг,1 — 3) ток . Применяя в пресс-форме для горячего проходит между цилиндрической частью 1, 15 прессования предлагаемый пуансон, можно дном 2 и центральным стержнем 3 в том или получить изделие практически любого диадругом направлении, разогревая дно. метра при условии, что высота его в 2 или

Наиболее целесообразно применение более раз меньше диаметра, При этом знапуансона при отношении диаметра прессу- чительно улучшается качество изделий за емого изделия к высоте больше 2. 20 счет равномерной прогрессовки в радиальРаботу пуансона в пресс-форме для го- ном направлении, в результате чего материрячего прессования по схеме можно реко- ал изделия имеет высокую стабильность мендовать для устройства горячего, значений прочности в радиальном направпрессования неэлектропроводных порош- лении. ков тугоплавких соединений, 25 Пример. С использованием предла Пуансон (фиг.1) работает следующим гаемого пуансона прессуют заготовку диаобразом. метром 280 мм и толщиной 50 мм. После . Посредством токоподводов 5 и 6 (один удаления слоя с высокой концентрацией из них подпружинен) через токоподводя- стеклофазы алмазной обработкой из загощие шины от трансформатора тока промыш- 30 товки вырезают образцы 5 х 5х35 мм для ленной частоты подают ток под напряжением . исследования прочности на изгиб. Образцы

8 — 20 В на цилиндрическую часть 1 и цент- имеютследующиехарактеристики:плотность ральныйстержень3. В результате прохожде- 1000,; прочность на изгиб (при испытании ния тока дно стакана разогревается. В 30 образцов) при 20 С 680 МПа; разброс процессе горячегопрессованиядавлениепе- 35 значений прочности на изгиб в образцах, редается через тело пуансона (полную пло- взятых в радиальном направлении заготовщадь поперечного сечения пуансона). ки, 5,3/; прочность на изгиб (при испытаНа изолированной промежуточной пли- нии 5 образцов) при 1200 С 535 МПа (ранее те 7, расположенной на столе гидравличе- заготовкусуказаннымисвойствамидиаметского пресса, устанавливают нижний 40 ром более 150 мм при нагреве индукционпуансон в сборе. На нижний пуансон уста- ным способом получить не могли). Получив навливают матрицу с обоймой на опреде- заготовку диаметром 280 мм с качеством ленной высоте, регулируемой сменными материала, аналогичным полученным в изподкладками. вестных устройствах, доказано, что обеспеНа поверхность прессовой камеры на- 45 чена возможность увеличения диаметра носят барьерный слой толщиной 0,3 — 0,7 мм прессуемых изделий из порошков тугоплавдля предотвращения взаимодействия прес- ких соединений. При этом, учитывая, что суемого материала с графитом. Затем в . высокое качество спрессованного ма ериапрессовую камеру 13 засыпают прессуемый ла получено на заготовке значительно больпорошок (сформованную заготовку) и раз- 50 шего диаметра, делают вывод о том, что равнивают его. В полости матрицы устанав- качество самого материала повышается и из ливают верхний пуансон и подключают него может быть получено качественно нотокоподводящие шины и водоохлаждение вое изделие, Таким новым изделием может токоподводов 5 и 6. Включают нагрев пуан- быть, например, рабочее колесо газотурсонов и производят их разогрев с необходи- 55 бинного двигателя. мой скоростью и на необходимой площади, При использовании предлагаемого пуосуществляя контроль и регулировку темпе- ансона в пресс-форме для горячего прессоратуры. Нагружаютверхнийпуансондавле- вания порошков тугоплавких соединений нием предварительной подпрессовки, значительно упрощается применяемое обопосле чего убирают сменные прокладки для рудование — нет необходимости в использо1622083

Формула изобретения

А-A

ФигЗ

Составитель И.Киянский

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Патай

Редактор И.Дербак

Заказ 73 - Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при-ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вании дорогостоящих преобразователей частоты тока, а значит удешевляется изделие.

Кроме того, применение индукционного нагрева пресс-формы из графита для крупногабаритных изделий требует применения 5 защитной среды или вакуума для продления срока службы дорогостоящей пресс-формы.

Таким образом, предлагаемый пуансон, не требующий магнитной защиты, расширяет возможности оборудования за счет уве- 10 личения габаритов (диаметра) прессуемого иэделия, Кроме того, использование пуансона больше соответствует требованиям техники безопасности, так как. применяется не высокая, а промышленная частота и напряже- 15 ние на пуансоне на два порядка ниже, чем на индукторе. При этом, в предлагаемой конструкции значительно легче осуществить автоматический режим нагрева как одним пуансоном, так и двумя при двустороннем 20 прессовании, причем можно управлять температурой (регулировать с достаточной точностью и скоростью ) пуансона и прессуемого материала либо от одного, либо от нескольких источников питания. 25

1. Пуансон пресс-формы для горячего прессования, состоящий из корпуса и токопроводов, отличающийся тем, что, с целью увеличения габаритов спрессованных изделий без изменения размеров пресс-формы и повышения их качества, корпус выполнен в виде стакана с центральным стержнем, при этом внутренняя поверхность стакана и часть контактирующей с ним наружной поверхности стержня изолированы друг от друга, а стакан и стержень соединены с токоподводами.

2. Пуансон поп.1, отл ича ющи йся тем, что стакан выполнен из отдельных частей, жестко соединенных с его дном и с токоподводами, при.этом указанные части ориентированы вдоль оси стакана, а их число кратно трем, 3, Пуансон по п.1, отл и ча ющи йся тем, что он снабжен дополнительными стержнями, установленными между центральным стержнем и стаканом и соединенными с дополнительными токоподводами.