Способ электроимпульсного спекания металлического порошка и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу электроимпульсного спекания металлического порошка и установке для его осуществления. Сущность изобретения: проводят прокатку и электроимпульсное спекание медного порошка ПМС-1. Порошок прокатывают между валками диаметром 0,20 м с наложением электрических импульсов длительностью 0,0005 с при угловой скорости 0,419 рад/с на толщину 0,0029 м. Задают амплитудное напряжение 2 ± 0,01 В. Температура электроимпульсного спекания составляет 1155 К. 3 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 22 F 3/14

°:2

» -р \

1 =fl

Р» r;

100

ГОСУДАРСТТВЕННЪ|Й КОМИТЕТ

1 (21) 4814804/02 (22) 28.02,90 (46) 23.07.92. Бюл. N 27 (71) Нижегородский политехнический институт (72) В,Г,Петриков, И.М.Мальцев и Л.А.Пырялов (56) Заявка Великобритании I4 1422630, кл. В 22 F 3/18, 1976.

Виноградов Г.А. и др, Прокатка металлических порошков. — М.: Металлургия, 1969, с.207-209. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО

СПЕКАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам и устройствам непрерывного действия для изготовления полос, лент или листов прокаткой и одновременным спеканием металличе.ских порошков.

Известен способ получения непрерывной металлической ленты из порошка путем прокатки порошка в валках, которые соединены с источником электрического тока.

Однако здесь не используется импульсный электрический ток, который является более эффективным при нагреве порошков.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сути способ электроимпульсного спекания,металлического порошка. включающий пропускание электрических импульсов через порошок, прокатываемый между валками. Установка для осуществления способа содержит горизонтально расположенные валки. включенные в цепь

И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относйтся к порошковой металлургии, в частности к способу электроимпульсного спекания металлического порошка и установке для его осуществления.

Сущность изобретения: проводят прокатку и электроимпульСное спекание медного порошка ПМС-1. Порошок прокатывают между валками диаметром 0,20 м с наложением электрических импульсов длительностью

0,0005 с при угловой скорости 0,419 рад/с на толщину 0,0029 м, Задают амплитудное напряжение 2 ». 0,01 В. Температура электроимпульсного спекания составляет 1155 К, 3 ил., 2 табл.

С:

° Ю генератора электрических импульсов, и бункер для порошка;

Однако этот способ не обеспечивает достаточно высоких физико-механических 4 свойств и их стабйльности по длине изделия. фь

Целью изобретения является повыше- ф) ние физико-механических свойств и их ста- 0 бильности по длине изделия, Цель достигается тем, что согласно способу электроимпульсного спекания металлического порошка, включающему пропускание электрических импульсов через порошок, прокатываемый между валками, амплитудное напряжение О»»» и температуру электроимпульсного спекания t wc выбирают из соотношений

1748943 тэис тпл

„,2 (И/) 2

p p hn Cm

2 . где Чмц — напряжение разряда между со5 седними частицами порошка, В;

R — радиус валков. м: ар — угол захвата порошка в валках, рад;

h< — величина зазора между валками, м;

rl — средний размер частиц 1-ой фрак- 10 ции, м:

Pi — процентное содержание 1-ой фракции:

titan — температура плавления основного компонента порошка, К:, Um — амплитудное значение напряжения, В;

W — угловая скорость прокатки, рад/с;

0- угол, равный сумме углов прокатки и упругого сжатия валков, рад; г„— длительность импульса, с; р- удельное электросопротивление порошка, Ом м; у- плотность порошка, кгlм;. з, 25

Св — удельная теплоемкость порошка, Дж/кг К; т и — температура электроимпульсного спекания в области угла/3, К:

В установке для осуществления способа, включающей горизонтально расположенные валки, включенные в цепь генератора электрических импульсов, и бункер для порошка, между валками установлены термоэлектропреобрэзователи, включенные в цепь генератора электрических импульсов через устройство управления работой генератора.

Таким образом. в предлагаемом способе используются практически все исходные параметры процесса, Влияние разброса значений свойств порошка уничтожается применением устройства управления импульсами.

Нв фиг.1 приведена установка для осу- 45 ществлвния способа. общий вид: на фиг.2— то же, вид сверху; на фиг.3 — принципиальная электрическая схема управления работой. генератора.

Установка для электроимпульсного спекания с прокаткой порошка содержит пару валков 1, установленных в горизонтальной прокатной клети 2 с изолирующими прокладками.3, бункер 4, устройство 5 охлаждения, генератор 6 электрических импульсов, устройство управления длительностью импульсов и амплитудным значением напряжения, горизонтальный прокатный стан, устройство регулирования плотности по ширине ленты (не показаны), датчики-термоэлектропреобразователи 7, закрепл. ; ные в кронштейне иэ электроизолирующего материала (не показан), установленные между валками 1 и включенные в цепь генератора

6 через контактное устройство 8.

Устройство управления работой генератора 6 предназначено для регулирования

U> и скважностью импульса в зависимости от температуры ЭИС. В состав его входят генератор 6 треугольных импульсов, компаратор 9, устройство 10 ограничения амплитуды импульса, усилитель 1 сигнала термопары и инвертирующий усилитель 12.

Способ осуществляют следующим образом, В бункер 4 загружают порошок, на вращающиеся валки 1 через контактное устройство 8 подают от генератора 6 электрические импульсы. Генератор треугольных импульсов подает в точку А схемы (фиг.3) напряжение, по форме приближающееся к треугольному с минимальным значением равным нулю и максимальным значением

Um. Измерительный усилитель выдает в точку С схемы напряжение, пропорциональное

ЭДС термопары. Если температуры ЭИС имеет минимальное значение, напряжение усилителя равно нулю, при температуре

ЭИС с максимальным значением напряжение равно U . Компаратор сравнивает напряжение в точках А и С схемы. На выходе компарэтора напряжение равно напряжению питания, если напряжение в точке А больше напряжения в точке С и равно нулю. если напряжение в точке С меньше. чем в точке А. Так кэк напряжение в точке А имеет треугольную форму, то на выходе компаратора образуются прямоугольные импульсы, причем сквэжность их зависит от напряжения в точке С и. следовательно. от температуры термопэры. Напряжение с выхода компэрэтора подается нв вход ограничителя амплитуды. При напряжении в точке Б меньшем, чем в точке Г, напряжение на выкоде ограничителя равно нулю. при напряжении в точке Г большем, чем в точке Б, напряжение на выходе ограничителя амплитуды равно напряжению в точке Г, Так как амплитуда импульсов Um на выходе в точке

В должна падать с ростом температуры

ЗИС, то напряжение в точке Г получается инвертированием напряжения в точке С.

Пример. Прокатку металлического порошка и его электроимпульсное спекание проводили, используя валки диаметром 0,20 м, в которых медный порошок ПМС-1 с фракционным составом, указанным в табл.1, и физическими свойствами; температурой плавления Тлл. 1356 К, удельным электросопротивлением p= 0,02 ° 10 Ом м, тепло-е

1748943 " Pl 11

100

U m (g ) Й

1эис = мапл

p y . h Cm

Таблица 1 емкостью С = 24,60 Дж/кг К, плотностью

7800 кг/м . прокатывали с наложением электрических импул ьсо в. Дл ител ьн ость электрических импульсов т„= 0.0005 с при угловой скорости W = 0.419 рад/с на толщи- 5 ну hn = 0,0029 м. При этом величина угла ар составляла 0,109 рад. угол О был равен

0,0698 рад, Предварительно значение Чиии

k рассчитывали, используя данные табл.1 и экспериментальное значение Um = 2 В, со- 10 ответствующее hm равной 0,0029 м, Оказа. лось, что температура ЭИС была равна

Ьис = 1155 К (880 С) при Чмии = 1,23 10 2 В, а амплитудное напряжение Um было 2+0,01 B.

Фракционный состав порошка ПМС1 приведен в табл.1.

При проведении эксперимента согласно известному способу использовали установку, в которой для создания условий злектроспекания и прокатки порошка отсут- 20 ствовали генератор электрических импульсов и устройство управления работой генератора. В качестве источника тока использовали трансформатор переменного тока с выходным 3 В, подключенный к 25 валкам через контактное устройство. В эксперименте с постоянным током в электрическую цепь дополнительно включали выпрямитель, В опыте фиксировали состояние поверхности валков и готовой ленты, темпе- 30 ратуру электроспекания и свойства готовой ленты. 8 качестве материала использовали порошок ПМС1 с указанными в табл.1 свой ствами. Результаты испытаний приведены в табл,2. 35

Как видно из табл.2, предложенный способ и устройство обеспечивают стабильность температуры спекания. значительное повышение относительного удлинения, стабильность свойств по длине 40 ленты при повышении предела прочности при растяжении.

Формула изобретения

1. Способ электроимпульсного спекания металлического порошка, включающий 45 пропускание электрических импульсов через порошок, прокатываемый между валками, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что. с целью повышения физико-механических свойств и их стабильности по длине изделия, ампли- 50 тудное напряжение Um и температуру электроимпульсного спекания t эис выбирают из соотношений где Чиии — напряжение разряда между cok седними частицами, В;

R — радиус валков электродов, м; ар — угол захвата порошка. рад.;

h> — величина зазора между валками; м, r — средний размер частиц i-й фракции, Pi — процентное содержание i-й фракции; х — длительность импульса, с, 0 — амплитудное значение напряжения, В; тлл — температура плавления основного компонента порошка, К;

t>« — температура электроимпульсного спекания в области угла Р, К; р- удельное электросопротивление порошка, Ом с; у- плотность порошка, кг/м; з.

Cm — теплоемкость порошка, Дж/кг. К;

W — скорость прокатки, рад/с;

Π— угол, равный сумме углов прокатки и упругого сжатия валков, рад, 2. Установка для электроимпульсного спекания металлического порошка, содержащая горизонтально расположенные валки, включенные в цепь генератора электрических импульсов, и бункер для порошка, отличающаяся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств и их стабильности по длине изделия, между валками установлены термоэлектропреобраэователи, включенные в цепь генератора электрических импульсов через устройство управления работой генератора.

1748943

Таблица 2

Показатели

Известном

П е агаемом

Напряжение между валками, В

Вид тока импульсный

Напряжение между валками, В

Вид тока импульсный

Нет

Есть

Проплавление

Температура спекания, С

880

150

0.0029

0,0030

Толщина ленты, м

25-30

60-100

180-200

14-16

2-3

Не изменяется

240

Изменяется

190-240

Пористость, $

Предел прочности при растяжении, МПа

Относительное удлинение, Я, Твердость по длине ленты

1м МПа

Значения показателей по способ

Напряжение определяется возможностями сварочного оборудования.

Напряжение питающей среды 380 В.

Первая ступень напряжения вторичной обмотки.

1748943

Уиг Я

t

Д

I

Редактор О.Хрипта

Заказ 2549 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

I.I!

1

1

Составитель И,Мальцев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. f01