Способ контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках

 

Изобретение относится к способам контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет контроля распределения плотности по высоте при уплотнении. Определяют распределение плотности по высоте втулок, спрессованных из твердого сплава марки ВН20Тр 2. Размеры втулки в пресс- Фооме имеют следующие значения: наружный диаметр 55 мм, внутренний 45,3 мм, высота 78,5 мм. Порошок загружают в пресс-форму и уплотняют пуансоном. В пресс-форме втулка размечается на 8 разных по высоте частей, - высота каждой части 9,8 мм, с помощью нанесенных на стенки матрицы рисок, которые отпечатываются на прессовке . Объем каждой части составляет V 7,5 см3. После извлечения прессовки из пресс-формы и ее нормализующего спекания (для упрочнения ) размеры втулки следующие: наружный диаметр 54,8 мм, внутренний 44,8, высота 83,2 мм. По разметке (отпечаткам рисок) втулка разрезается на части алмазным обрезным кругом. Высота частей измеряется микрометром, вычисляются значения объемов Vi и определяются гидростатическим взвешиванием плотности. Плотности частей при уплотнении определяются из соотношения d - dj. Для верх8 11 ней части прессовки определяли d х 7,5 х 6,69 7,46 (г/см3), для нижней d х х 6,06 6,38 (г/см3). По полученным для каждой части данным в табличном виде определяют зависимость плотность - расположение части прессовки. При этом определяют распределение плотности по высоте при уплотнении. 1 табл., 1 ил. (Л С vj ю о ч SO о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 22 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4824974/02 (22) 14,05.90 (46) 23,03.92. Бюл. М 11 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) И.Я. Аронин и В.П. Бондаренко (53) 621.762.4:66.012.1(088.8) (56) Меерсон Г.А., Раскаэов Н,Н., Чулков

В.Il. Экспериментальное исследование процесса прессования порошкообразных материалов. Порошковая металлургия, 1970, N 1, с.21-28. федорченко И.М., Андриевский Р.А. Основы порошковой металлургии. Металлургия, Киев, -1961, с. 161. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПО ВЫСОТЕ В ДЛИННОМЕРНЫХ ПРЕССОВКАХ (57) Изобретение относится к способам контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках. Цель изобретения —. расширение технологических возможностей за счет контроля распределения плотности по высоте при уплотнении. Определяют распределение плотности по высоте втулок, спрессованных из твердого сплава марки ВН20.Гр 2. Размеры втулки в прессФооме имеют следующие значения: наружный диаметр55 мм, внутренний 45,3 мм, высота

78,5 мм. Порошок загружают в пресс-форму

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках.

Известны методы контроля распределения плотности по высоте заготовки, включа„„. 0„„1720796 А1 и уплотняют пуансоном. В и ресс-форме втулка размечается на 8 разных по высоте частей, — высота каждой части 9,8 мм, с помощью. нанесенных на стенки матрицы рисок, которые отпечатываются на прессовке. Объем каждой частисоставляет Ч=7,5см .

После извлечения прессовки из пресс-формы и ее нормализующего спекания (для упрочнения) размеры втулки следующие: наружный диаметр 54,8 мм, внутренний

44,8, высота 83,2 мм. По разметке (отпечаткам рисок) втулка разрезается на части алмазным обрезным кругом, Высота частей измеряется микрометром, вычисляются значения объемов Ч и определяются гидростатическим взвешиванием плотности.

Плотности частей при уплотнении опредеV( ляются из соотношения d = — бь Для верх8,31 ней части прессовки определяли б = х

7.5 х 6,69 = 7,46 (г/см ), для нижней d = х

3 7,86

1 х 6,06 = 6,38 (г/смз). По полученным для каждой части данным в табличном виде определяют зависимость плотность — располо- 4( жение части прессовки. При этом определяют распределение плотности по высоте при уплотнении. 1 табл., 1 ил..

О ющие в себя определение в процессе прессования с помощью тензодатчиков деформации соответствующих участков стенки матрицы. После чего по эталонам можно определить распределение давления по высоте заготовки, а затем с помощью уравне1720796

25 ний прессования перейти к распределению плотности.

Недостатком метода является значительный разброс показаний датчиков сопротивления, так как матрица при прессовании деформируется неодинаково, а затем деформация при таких методиках осуществляется не по всей окружности, Кроме того, при прессовании длинномерных тонкостенных втулок прикладываются значительные усилия, поэтому матрица пресс-формы должна иметь достаточно толстые стенки. В случае наличия толстых стенок трудно замерять деформацию.

Известен способ контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках, включающий засыпку. в прессформу одинаковых по массе и высоте слоев порошка, разделенных прокладками из тонкой фольги, прессование, извлечение прессовок из пресс-формы и определение плотности каждой методом гидростатического взвешивания. Недостатком метода является искажение реальной картины распределения плотности по высоте заготовки при уплотнении, что приводит к неправильному расчету прессующего инструмента (изза упругих расширений после сброса, давления прессования), Наиболее близким к изобретению является способ контроля распределения плотности в длинномерных прессовках, включающий в себя загрузку порошка в пресс-форму, уплотнение и извлечение прессовки иэ пресс-формы, разметку нэ равные по высоте части; разрезание прессовки по разметке, определение объема и плотности каждой из частей и зависимости плотность-расположение части прессовки, Недостатком способа является искажение реальной картины распределения плотности по высоте заготовки при уплотнении; особенно в случае ее изготовления из материала, подверженного после прессования значительным упругим расширениям,- что приводит к неправильному расчету прессинструмента.

Цель изобретения — расширение технологических воэможностей способа путем контроля распределения плотности по высоте заготовки при уплотнении.

Указанная цель достигается тем, что в способе контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках, включающем загрузку в пресс-форму, уплотнение и извлечение прессовки из прессформы, разметку на равные по высоте части и разрезание прессовки по разметке. определение объема и плотности каждой из частей и зависимости плотность5

50 расположение части прессовки, разметку осуществляют при уплотнении в пресс-форме, при этом определяют объем каждой части, а плотность определяют из соотношения

Vi

d = — di, V где д — плотность части прессовки при уплотнении;

V u Vi — ее объемы при уплотнении и после извлечения иэ пресс-формы соответственно;

di — плотность части прессовки после разрезания..

Разметка прессовки при уплотнении в пресс-форме с определением объема каждой части и вычислением плотности из соотношения

Vi

d = — дь

V где d — плотность части прессовки при уплотнении;

V u Vi — ее объемы при уплотнении и после извлечения из пресс-формы соответственно;

di — плотность части прессовки после разрезания, позволяют получить реальную картину распределения плотности по высоте прессовки (без искажений, вызываемых упругими последействиями, которые как и плотность, изменяются по высоте заготовки) при уплотнении. Одни лишь экспериментально определенные значения плотности di различных частей заготовки не могут достоверно характеризовать картину распределения плотности по высоте заготовки на конечном этапе ее уплотнения по той причине, что отдельные части прессовки в результате неравномерного упругого расширения значительно различаются по высоте как между собой, так и от тех значений, которые они имели непосредственно в пресс-форме на конечном этапе уплотнения, при этом масса частей соответствует тем значениям, которые они имели в пресс-форме. Таким образом, для того, чтобы получить достоверные результаты по распределению плотности необходимо откорректировать экспериментально полученные значения плотности с помощью соответствующих коэффициентов

Vi

k= —, V характеризующих степень изменения (увеличения) объема отдельных частей прессовки по сравнению с первоначальными (в пресс-форме на конечном этапе уплотнения) в результате неравномерного упругого

1 7207! б расширения после сброса давления и извлечения из пресс-формы, На чертеже изображены: а — втулка, находящаяся в пресс-форме перед сбросом давления прессования, размеченная на и 5 равных частей; б — эта же втулка после извлечения пресс-формы.

Способ заключается в следующем.

Формующую камеру матрицы, состоящую из трех частей с вертикальными пло- 10 скостями разьема, размечают Ro высоте на и равных частей. Разметку производят нанесением рисок, ширина и глубина которых составляет, примерно 0,1 мм..После этого в пресс-форму засыпают порошок и произво- 15 дят прессование втулки. При этом риски, нанесенные ранее на формующую плоскость матрицы, отпечатываются на прессовке.

После сброса давления прессования и извлечения прессовки из пресс-формы поло- 20 жение отпечатанных рисок на прессовке меняется. Это изменение происходит, главным образом, из-за действия упругого последействия, величина которого, как известно. зависит от.приклады ваемого дав- 25 ления прессования. Так как при прессовании длинномерной заготовки перепад давлений по ее высоте является значительным, можно предположить, что и величина упругого последействия по высоте прессов- 30 ки будет неодинаковой. Она максимальна в верхней. части прессовки и минимальна в ее нижней части, Разрезав по разметке прессовку íà и частей, определяют объем каждой части V;, 35 плотность 4 методом гидростатического взвешивания. Объем каждой части прессовки, находящейся в пресс-форме Ч определяют еще до проведения эксперимента, Таким образом, каждая 1/и часть прессовки, нахо- 40 дящаяся в пресс-форме с объемом V, имеет массу равную V d;, а ее плотность равна d =

Vl dl — . Обозначив отношение V d как К получают d = kd;. 45

Пример, Определяют распределение плотности по высоте втулок, спрессованных из твердого сплава марки ВН20Гр2. Размеры втулки в пресс-форме определяют по размерам формующей камеры: наружный 50 диаметр ф = 55 мм;,внутренний диаметрЩ =

= 45,3 мм; высота Н = 78,5 мм. B пресс-форме втулка размечается рисками на восемь равных частей, высота каждой из которых—

9,8 мм, а объем V — 7,5 GM . После извлече- 55 ния прессовки из пресс-формы и ее нормализующего спекания (для упрочнения)

:размеры втулки следующие; 9н = 54,8; Ф вн =

= 44,8; Н = 83,2. По разметке (отпечаткам рисок) втулку разрезают на части алмазным

ol ðå3í û ì кругом.

В таблице представлены высота каждой из частей (начиная с верхней части втулки), измеряемая микрометром вычисленные значения V; и Ч /Ч; абсолютное и относительное изменения высоты частей втулки, а также значение плотности каждой из частей втулки определяемое методом гидростатического взвешивания и умйожения на коэффициент Ic = VI/V.

Из результатов, приведенных в таблице, видно. что экспериментально определенное распределение плотности по высоте втулки, не может достоверно характеризовать истинную ситуацию на конечном этапе уплотнения, так как отдельные части прессовки в результате неравномерного упругого расширения значительно отличаются по высоте как между собой, так и от тех значений, которые они имели непосредственно в пресс-форме на конечном этапе уплотнения. (При этом масса частей соответствует тем значениям, которые она имела в прессформе)

Таким образом, для того, чтобы получить достоверные результаты по распределению плотности, необходимо откорректировать экспериментально полученные значения плотности с помощью соответствующих коэффициентов характеризующих степень увеличения объе-. ма части прессовки(уменьшения плотности) по сравнению с первоначальным (в прессформе на конечном этапе уплотнения) в результате неравномерного упругого расширения после сброса давления и извлечения из пресс-формы.

По сравнению. с известным, предлагаемый способ дает возможность выяснить реальную картину распределения плотности по высоте прессовки в последний момент прессования (т.е. до сброса давления), Это позволяет сделать правильные выводы о процессе прессования длинномерных изделий из материалов, обладающих после прессования значительным упругим последействием, что в свою очередь дает возможность оптимизировать конструкции пресс-форм для прессования подобного рода изделий. Эта оптимизация может выражаться как в уточненном расчете толщины стенки матрицы пресс-формы и величины ее загрузочной камеры, так и в изменении самой конструкции пресс-формы..С помощью оптимизированных пресс-форм становится возможным сокращение брака при прессовании примерно на 10О/.

17207!) б

Формула изобретения

Способ контроля распределения плотности по высоте в длинномерных прессовках, включающий загрузку порошка в пресс-форму, уплотнение и извлечение 5 прессовки из пресс-формы, разметку на разные по высоте части и разрезание прессовки по разметке, определение объема и плотности каждой из частей и зависимости плотность-расположение части прессовки, 10 отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет контроля распределения плотности по высоте при уплотнении, разметку

15 осуществляют при уплотнении в пресс-форме, при этом определяют объем каждой части, а йлотность определяют из соотношения

Vi

d = — di, V где d — плотность части прессовки при уплотнении;

V u Vi —. ее объемы при уплотнении и после извлечения из пресс-формы, соответственно;

di — плотность части прессовки после разрезания:

Изменение размера в результате упру ro го по следействия и нор" мализующего спекания

Обьем

V;, смЗ

Коэффициент изменения объе"

Высота части заготовки, мм

Плотность

Плотность с учетом k определенная зкспеrÓсмз риментально ма, 1<=у; /V г/смз

Относительное, Ябсолютное, мм

8,31 1,108

8,23 1,097

8,17 1,083

8, 10 1, 0 80

8,08 1,077

8,03 1 071

7,93 1, 057

7,86 1, 048

10,65 0,85

10) 54 0,74

10,46 0,66

1037 . 057

1О, 35 .О, 55

10,28 0,48

1016 036

10, 06 0,26

8,7

7,6

6,7

5,8

5,6

4,9

3,7

2 7

6,69 54,30 7,46

6,63 54,06 7,35

6,53 53,04 7,14

6,44 52,31 6,96

6,33 51,36 6,86

6,21 50,38 б,бб

6,08 49,31 6,46

6,06 49, 14 6,38

60,50

59,68

57,93

56,65

55,64

54,03

52,46

51,80

1720796

Составитель А.Думчев

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Шароши

Редактор Н.Химчук

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

Заказ 914 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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