Способ непрерывного формования изделий из порошковых материалов

 

Изобретение относится к способам непрерывного формования изделий из порошковых материалов. Цель - расширение класса формуемых материалов за счет уменьшения сопротивления продавливанию. Из медного порошка ПМС-1, пластифицированного 14 мас.% парафина, формуют трубу с наружным 40 мм и внутренним 36 мм диаметрами. Коэффициент трения материала с поверхности матрицы и дорна f 0,3. Длина зоны формования I 0,05 м. Максимальное усилие, развиваемое шнековым прессом 100 кН. Сила трения материала о неподвижный инструмент определяется по формуле Рн ttlfP(dM + dg) 3,140,05-0,3-Ю8

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (11 s В 22 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ГЕ Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” 1

2 (21) 4427339/02 (22) 16.05.88 (46) 30.11,91, Бюл. № 44 (71) Витебский технологический институт легкой промышленности (72) В.В.Пятов, В.В.Савицкий, А.В,Карпушко, А.Н.Красновский и К.С.Матвеев (53) 621.762,4,04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 900987, кл. В 22 F 3/24, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1053968, кл. В 22 F 3/20, 1982. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к способам не-. прерывного формования изделий из порошковых материалов. Цель — расширение класса формуемых материалов за счет уменьшения сопротивления продавливанию. Из медного порошка ПМС-1, пластифицированного 14 мас.% парафина, формуют

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам непрерывного формования изделий из порошковых материалов.

Целью изобретения является расширение класса формуемых материалов за счет уменьшения сопротивления продавливанию.

Способ осуществляют следующим образом.

Прессующий орган захватывает порошок из загрузочного бункера и транспортирует к матрице. В ней происходит... Ж „1694350 А1 трубу с наружным 40 мм и вну гренним 36 мм диаметрами, Коэффициент трения материала с поверхности матрицы и дорна f = 0,3.

Длина зоны формования I = 0,05 м. Максимальное усилие, развиваемое шнековым прессом 100 кН. Сила трения материала о неподвижный инструмент определяется по формуле PH = АР(1м + d9) = 3,14 0,05 0,3 10 (0,04+ 0,036) = 3,58 10 Н = 358 кН. Скорость экструзии выбирают, исходя из обеспечения качества поверхности изделия, из диапазона 0,015 — 0,020 м/с. После подстановки известных величин в соотношение P = 2 г

1Р1 ((1 + М гм/ч) 1 "g(1 ((ИГ9/ч) ) г определили м = 1,8 1/с. С помощью коробки передач установили ближайшую большую по величине скорость вращения матриц и дорна в = в9 = 2 1/с и продавливанием порошкового материала с помощью шнекового пресса через зазор между матрицей и дорном сформовали изделие. 2 табл. уплотнение порошкового материала в процессе продавливания порошкового материала усилием шнека через зазор между матрицей и дорном. В процессе формования матрицу и дорн вращают в противоположные стороны с одинаковыми угловыми скоростями величиной большей, чем в определяемое из соотношения:

Ж гц

Р =Р =2Ж(р(((1. -() )

+г (1+(— -) ) ) 1694350 где P — максимальное для порошкового материала усилие, развиваемое шнеком, Н;

P> — сопротивление инструмента продавливанию порошкового материала, Н;

1 — длина рабочей части матрицы и дорна, м;

P — давление, необходимое для формования изделия заданной плотности, Па;

f — коэффициент трения порошкового материала с матрицей дорном; гм, гц — радиус отверстия матрицы и наружный радиус дорна соответственно, м; ч — скорость экструзии, м/с.

В матрице происходит уплотнение порошкового материала и выдавливание изделия в виде трубы.

В табл. 1 представлены данные об изменении сопротивления выдавливанию в зависимости от соотношения угловых скоростей матрицы и дорна при формовании различных материалов. Для формования изделия трубчатой формы с размерами диаметров: наружный 40 и внутренний 30 (36) мм, использовался порошок марки

ПМС-1, содержащий 14 (вес), 10 и 16 парафина, Как следует из да ных табл. 1, при отсутствии вращения матрицы и дорна сопротивление продавливанию значительное превышает усилие, развиваемое шнековым прессом.

При изменении частоты вращения сопротивления инструмента продавливанию, уменьшается и при определенных значениях обеспечивается получение изделия тре.буемой формы и плотности. Так для выдавливания изделия из смеси ПМС-1 и

14% парафина, достаточно вращать матрицы и дорн в разные стороны с угловыми скоростями 3 1/с для того, чтобы получить изделие снизив сопротивление инструмента в 3,7 раза по сравнению с известным способом.

Пример реализации способа.

Иэ медного порошка ПМС-1, пластифицированного 14 мас.7; парафина, формуют трубу с наружным диаметром 40 и внутренним диаметром 36 мм. Давление формования 100 МПа, скорость экструзии 0,01 м/с, Коэффициент трения материала о поверхность матрицы и дорна 0,3. Длина зоны формования 0;05 м, Максимальное усилие, развиваемое шнековым прессом 100 кН.

Силу трения материала о неподвижный инструмент находят по формуле

Ри = mlfp(dM+ бц), где I — длина зоны формования, м;

f — коэффициент трения материала о поверхности матрицы и дорна;

P — давление материала на зти поверхности, Па;

dM и бц — диаметр отверстия матрицы и дорна соответственно, м.

5 Давление P = 10 Па, необходимое для в получения прессовки заданной пористости, определяется по известной методике, согласно ГОСТУ, оно ограничено нижним и верхним пределами формуемости материа10 ла.

Таким образом, сопротивление инструмента продавливанию материала составит:

Ри = 3 14 0 05 0 3 10 (О 04+ 0 036) =3,58 10

Н = 358 кН.

15 Найденное усилие превышает максимально развиваемое шнековым прессом усилие P = 100 кН, поэтому формование при неподвижном инструменте невозможно.

Скорость экструзии ч выбирают из тех20 нологических соображений, ориентируясь на наилучшее качество поверхности изделия.

Для большинства материалов она близка к 0,015 — 0,020 м/с, 25 После подстановки всех известных величин в соотношение:

Ри = 2x! 1(гм(1 + (о)гм/ч) ) + rg(1 +

+ (глгц/ч)2) 2) определили в " 1.8 л/с.

30 С помощью коробки передач установили ближайшую большую по величине скорость вращения матрицы и дорна а сом =вц =2 1/с.

Полученная прессовка имеет равномер35 ную по длине плотность, близкую к 1000, так как все межчастичное пространство в ней занято парафином, выбор скоростей матрицы и дорна исключает закручивание материала.

40 Для сравнения тот же материал был сформован в трубчатые изделия того же размера по известному способу при различных параметрах колебательных движений матрицы и дорна. В некоторых случаях формо45 вание оказалось возможным, однако отмечались неравномерности плотности по длине изделий (см, табл. 2), В тех случаях, когда формование изделий известным способом. оказалось возмож50 но, прессовки имели неравномерную по длине плотность, что существенно сказывается,на их прочности, изделия при испытаниях разрушаются в местах наименьшей плотности.

55 Формование изделий по известному способу на инструменте с большим сопротивлением продавливанию материала протекает следующим образом. В момент изменения направления вращения формую1694350 —

Таблица! щих элементов движение материала отсутствует, так как окружная скорость матрицы и дорна недостаточна для необходимого снижения усилия продавливания. Затем, скорость достигает необходимой величины и материал толчком продвигается вперед.

После этого, скорость опять уменьшается и движение прекращается. Так как при этом усилие прессования изменяется, получается значительная неравномерность плотности по длине. При малых частотах и амплитудах колебаний скольжения формующих элементов относительно материала не достигает необходимой величины, формование в этом случае невозможно. При значительных амплитудах и частотах снижение усилия прессования столь велико; что давление периодически падает ниже нижнего предела формуемости материала и прессовки не получается.

Таким образом, при формовании иэделий известным способом даже при повышении усилия пресса положительный результат не достигается.

Известным способом формуют с помощью шнека достаточно узкий класс хорошо текущих материалов, например пластифицированного порошка расплава пластмасс.

Предлагаемый способ позволяет без увеличения усилия пресса уменьшить сопротивление инструмента продавливанию рН и за счет этого расширить класс формуемых материалов.

Формула изобретения

Способ непрерывного формования иэделий из порошковых материалов, включа5 ющий продавливание порошкового материала усилием шнека через зазор между матрицей и дорном при одновременном повороте последних в противоположные стороны, отличающийся тем, что, с

10 целью расширения класса формуемых материалов за счет уменьшения сопротивления продавливанию, матрицу и дорн вращают с одинаковой угловой скоростью величиной большей, чем и, определяемой из соотно15 шения о гм

Рп=Рн=2&lpf(rM(l () 1 —

g0 +rgj1+() ) где Ри — сопротивление инструмента продавливанию порошкового материала, Н;

Рл — максимальное для порошкового ма25 териала усилие, развиваемое шнеком, Н, I — длина рабочей части матрицы и дорна, м;

P — давление, необходимое для формования изделия заданной плотности, Па;

f — коэффициент трения порошкового материала с матрицей и дорном;

rM, гя — радиус отверстия матрицы и наружный радиус дорна соответственно; м; ч — скорость экструзии, мlс.

Таблица2

Колебания плотности по длине прессовки,, 0,5 хх

22

32

Составитель А.Думчев

Редактор Ю.Середа Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 4115 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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