Способ прессования полых заготовок из порошков и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и устройствам для прессования полых заготовок из порошков. Цель изобретения - повышение плотности заготовки или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформации. Прессовали заготовки в виде втулок высотой 80 мм, наружным диаметром 40 мм и внутренними 14,36 мм и 36,5 мм. В полость между эластичной матрицей 1 и внутренним стержнем 2 засыпали исходный порошок. При помощи верхней опоры 4 с уплотнением 6 прессформу.герметизировали и помещали в рабочую камеру установки трехосного Ё О О со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) s В 22 F3/04

ГОСУДАР СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778513/02 (22) 08.01.90 (46) 30.11,91. Бюл. ЬВ 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт химического и нефтяного машиностроения и Московский институт тонкой химической технологии им. М.В,Ломоносова (72) В,Е.Перельман, В.И.Сапожников, P.À.ÕàéêèH и Г,С.Шелаков (53) 621.762,4.04 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1130439, кл. В 22 F 3/02, 1983.

Клячко Л,И., Уманский А.M., Бобров

В.Н, Оборудование и оснастка для формования порошковых материалов. M.: Металлургия, 1986, с. 264-266, рис. 98 а.

„„. Ж„„1694346 А1 (54) СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОЛЫХ ЭАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и устройствам для прессования полых заготовок из порошков. Цель изобретения — повышение плотности заготовки или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформации. Прессовали заготовки в виде втулок высотой 80 мм, наружным диаметром 40 мм и внутренними

14,36 мм и 36,5 мм..В полость между эластичной матрицей 1 и внутренним стержнем

2 засыпали исходный порошок. При помощи верхней опоры 4 с уплотнением 6 прессформу,герметизировали и помещали в рабочую камеру установки трехос ного

1694346

20 нагружения, представляющую собой гидростат со встроенным в него плунжером, Создавали рабочее давление в камере при помощи компрессора высокого давления, При этом уплотняли порошок на ступени большего сечения стержня, который удерживался от осевого перемещения фрикционом 7, расположенным в нижней опоре 5, При достижении рабочего давления гидроИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам и устройствам для.прессования полых заготовок из порошков.

Цель изобретения — повышение плотности заготовок или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформации.

На фиг. 1 схематично изображена пресс-форма, в которой в качестве механизма удержания стержня использован фрикцион, а величина осевого перемещения стержня I< равна высоте прессовки lz; на фиг. 2 — пресс-форма, в которой li < Iz; на фиг. 3 — пресс-форма, в которой в качестве механизма удержания стержня использован гидравлический затвор, Устройство (фиг, 1 и 2) для осуществления способа содержит эластичную матрицу

1, стержень 2 ступенчатой формы, выполненный с тем расчетом, чтобы площадь поперечного сечения ступени большего диаметра D превышала площадь сечения ступени меньшего диаметра по крайней мере в 1, 2 раза и установленный в матрице 1 с образованием кольцевой полости 3 для засыпки порошка, верхнюю и нижнюю опоры 4 и 5 с отверстияМи для центрирования стержня 2, снабженные соответственно уплотнением 6 и механизмом удержания стержня от осевого перемещения в виде фрикциона 7, Стержень 2 имеет возможность осевого перемещения.

В варианте устройства (фиг. 3) механизм удержания выполнен в виде гидравлического затвора.

Устройство содержит эластичную матрицу 1, ступенчатый стержень 2, установленный в матрице с образованием кольцевой полости 3 для порошка, верхнк>ю опору 4 с уплотнением 6 и нижнюю опору 5 с отверстиями для центрирования и обеспечения осевого перемещения стержня 2. Гидстатического прессования 200 МПа стержень под действием давления на торец ступени стержня меньшего сечения продавливался через фрикцион. Таким образом осуществляли перемещение стержня

1 йа высоту прессуемой заготовки, инициируя в процессе прессования сдвиговые деформации. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил„2 табл, равлический затвор для удержания стержня

2 от осевого перемещения в отверстии опоры 5 содержит глухую полость 8 отверстия, соединенную с помощью канала 9, выполненного в стержне 2, и канала 10 — в затворе гидростата 11, а также трубки 12 с емкостью для подачи в полость 8 рабочей жидкости (емкость на чертеже не показана). Для выполнения подачи и сброса жидкости предусмотрен вентиль 13.

Пример 1. Прессовали заготовки из порошков титана и меди в виде втулок высотой 80, наружным диаметром 40 и внутренними диаметрами 14,36 и 36,5 мм. Диаметр ступени большего сечения стержня пресс-формы 0 составлял 40 мм, а диаметр ступени меньшего сечения d в зависимости от типоразмера прессуемой заготовки был различным

14,36 и 36,5 мм. В качестве инструмента для создания давления использовали установку трехосного нагружения.

В полость между эластичной матрицей

1 и внутренним стержнем 2 засыпали исход25 ный порошок, При помощи верхней опоры 4 с уплотнением 6 пресс-форму герметизировали и помещали в рабочую камеру установки трехосного нагружения, представляющую со6Ьй гидростат со встроенным в него плунже30 ром. Создавали рабочее давление в камере при помощи компрессора высокого давления

ГКМ-7/6000. При этом уплотняли порошок на ступени большего сечения стержня, который удерживался от осевого перемещения

35 фрикционом г, расположенным в нижней опоре 5. При достижении рабочего давления гидростатического прессования 200 МПа стержень под действием давления на торец ступени стержня меньшего сечения продав40 ливался через фрикцион, причем осевое перемещение стержня I> осуществляли на всю высоту прессуемой заготовки lz. Моменты начала и окончания движения стержня и

1694346

40

55 величина осевого перемещения стержня регистрировались.

Для сравнения из тех же порошков спрессованы идентичные заготовки по известному способу. Контролировали плотность прессовок, определяя ее методом гидростатического взвешивания. Погрешность измерения не превышала 3 . Результаты измерения плотности заготовок, спрессованных при давлении 200 МПа предлагаемым способом (t+ 1 и 2), в том числе с отклонением от необходимого соотношения площадей ступеней большего и меньшего сечения стержня (hb 3) и по известному способу (hh 4), представлены в табл. 1, Как видно из данных табл, 1, предлагаемый способ обеспечивает повышение плотности прессовок без увеличения рабочего давления прессования. Снижение же отношения площадей сечения большей и меньшей ступеней стержня ниже 1, 2 приводит к уменьшению радиальной деформации прессовки, повышение плотности заготовки незначительно, практически не превышает погрешность измерения плотности.

Пример 2, Отличие от примера 1 состоит в том, что величина осевого перемещения стержня l1 меньше высоты прессуемой заготовки Iz. В этом случае повышению плотности (доуплотнению) подвергалась часть прессуемой заготовки на высоте 11, Геометрические размеры и плотность заготовки, спрессованной из порошка титана при давлении 100 МПа, представлены в табл. 2.

Как видно из данных табл.2, участок высотой I> = 22 мм имеет повышенную плотность по сравнению с .остальной частью прессовки.

Пример 3. Использовали пресс-форму, в которой в качестве механизма удержания стержня применен гидравлический затвор. Через вентиль 13 по каналу 10 в затворе гидростата 11 но трубке 12 и далее по каналу 9 в стержне 2 в полость 8 в нижней опоре 5 заливается рабочая жидкость. После чего вентиль 13 закрывается и начинается нагнетание давления в камере гидростата. 3а счет давления жидкости в гидростате ва стержень 2 в полости 8 создается такое же давление, препятствующее . движению стержня. При достижении рабочего давления прессования вентиль 13 открывался и стержень продавливался в полость 8. Величина осевого перемещения стержня определяется глубиной полости 8, которая, в свою очередь, зависит от протяженности доуплотняемого участка прессовки. При доуплотнении всей прессовки глубина полости 8 равна высоте заполнения полости 3 порошком. Благодаря ступенчатой конфигурации стержня 2, в результате его осевого перемещения при фиксированном давлении происходит вторая стадия процесса прессования — радиальная деформация прессовки, приводящая к повышению плотности.

Способ осуществляли на порошке титана при прессовании втулки диаметром 30, высотой 60 и толщиной 9 мм. Величина рабочего давления, создаваемого в рабочей камере установки гидростатического прессования, составляет 100 МПа.

Относительное приращение плотности при использовании предлагаемого способа по сравнению с прототипом составило

12,6 .

Использование предлагаемого способа прессования заготовки и конструкции пресс-формы позволяет по сравнению с известным способом и устройством ловысить плотность заготовки или одного из ее участков без увеличения рабочего давления прессования, что расширяет возможности использования технологического процесса . прессования и оборудования, а также обеспечивает получение заготовок с повышенными свойствами.

Формула изобретения

1. Способ прессования полых заготовок из порошков, включающий заполнение порошком полости между эластичной матрицей и внутренним стержнем, герметизацию пресс-формы и прессование путем радиального обжатия порошка на стержне изостатическим рабочим давлением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения плотности заготовки или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформа-. ции, прессование ведут на ступенчатом стержне в два этапа, сначала радиально обжимают порошок на ступени с большей площадью поперечного сечения, а затем осуществляют переход к прессованию на ступени стержня с меньшей площадью поперечного сечения путем осевого перемещения стержня на длину заготовки или части ее длины в процессе действия рабочего давления, 2. Устройство для прессования полых заготовок из порошков, содержащее эластичную матрицу, внутренний стержень, верхнюю и нижнюю опоры с отверстиями для центрирования стержня, торцовые уплотнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плотности заготовки или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформации, оно дополнительно снабжено регулируемым механизмом удержания стержня от осевого перемещения, стержень выполнен ступен1694346

Таблица1

)тношение площа.й сечения больше меньшей ступеней стержня

Сп

8,0.1,2

1,19

1,0

Та блица2

Ди

Наружный

32,3-32,5

39,7-40,2 чатым и установлен с возможностью осевого перемещения в направлении ступени, большего поперечного сечения, причем

Отношение площадей поперечных сечений ступеней стержня составляет не менее1,2, 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е еС я тем, что механизм удержания выполнен в виде фрикционной пары, расположенной между стенками отверстия нижней опоры и стержнем, 4. Устройство по п,2, отл и ч а ю щеес я тем, что механизм удержания выполнен

5 в виде гидравлического затвора, соединяющего полость нижней опоры с арматурой для подачи в полость запирания и сброса рабочей жидкости посредством сквозного отверстия в стержне, 10

1694346 иг.З

Составитель А.Думчев

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор Ю.Середа

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

Заказ 4115 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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