Устройство для гидростатического прессования полых длинномерных изделий из порошков

 

Устройство состоит из камеры высокого давления 6, перфорированного стержня 8 с эластичной оболочкой 9, матрицы 10, плавающего стержня 22, нижнего пуансона 18. После загрузки порошка в матрицу 10 плита 1 опускается вниз, перфорированный стержень 8 своим торцом касается плавающего стержня 22 и опускает его. занимая его место в матрице 10 с порошком. За счет того, что наружный диаметр эластичной оболочки 9 меньше на 0,6-1 мм диаметра плавающего стержня, осыпания шихты не происходит, что исключает неравномерность толщины стенки изделия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5. В 22 F 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829673/02 (22) 29,05.90 (46) 23.10,92. Бюл; В 39 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) К.А.Бабарицкий, Э,Я.Попиченко, M.LLI.Ãoëüäáåðã, В.П.Власенко, Э.А.Калинин, B.Â.Mèçþê, В.И.Венгер, Г.Е.Скороход и А.Н.Гаранчук (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1258614, кл. В 22 F 3/04, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ ПОЛЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВ

„„5U „„1770084 À1 (57) Устройство состоит иэ камеры высокого давления 6, перфорированного стержня 8 с эластичной оболочкой 9, матрицы 10, плавающего стержня 22, нижнего пуансона 18.

После загрузки порошка в матрицу 10 плита

1 опускается вниз, перфорированный стержень 8 своим торцом касается плавающего стержня 22 и опускает его, занимая его место в матрице 10 с порошком. 3а счет того, что наружный диаметр эластичной оболочки

9 меньше на 0,6-1 мм диаметра плавающего стержня, осыпания шихты не происходит, что исключает неравномерность толщины стенки иэделия. 1 ил.

1770084

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к уплотнению порошков с помощью жидкости, передающей давление, Известно устройство для гидростатиче- 5 ского прессования изделий из порошков. содержащее установленную на плите матрицу, пуансон. выталкиватель. камеру высокого давления, перфорированный стержень с эластичной оболочкой и плавающий стер- 10 жень Щ

Недостатком известного устройства является низкое качество изделий из-эа того, что диаметр перфорированного стержня с оболочкой равен диаметру плавающего 15 стержня. При замещении плавающего стержня перфорированным с эластичной оболочкой происходит перемещение прилегающих к оболочке слоев порошкового материала за счет сил трения, что приво- 20 дит к неравномерной по высоте толщине стенки детали.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для гидростатического прессования полых длинномерных изделий 25 из порошков, содержащем установленную на плите матрицу, руансон, выталкиватель, камеру высокого давления, перфорированный стержень с эластичной оболочкой и плавающий стержень, соосно установленный в 30 матрице, эластичная оболочка выполнена с наружным диаметром, меньшим диаметра плавающего стержня на 0,6-1 мм.

Выполнение эластичной оболочки с наружным диаметром, меньшим диаметра 35 плавающего стержня на 0,6-1 мм, позволяет исключить трение оболочки о слой порошка, что предотвращает перемещение порошка при замещении плавающего стержня перфорированным. Изделия получают- 40 ся с одинаковой толщиной стенки rrо высоте.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство для гидростатического 45 прессования полых длинномерных изделий; из порошков состоит иэ верхней 1, нижйей

2, промежуточной 3 и дополнительных перемещающихся в вертикальном направлении плит 4 и 5, последняя из которых является 50 плитой выталкивателя.

На верхней плите 1, прикрепленной к верхнему плунжеру пресса (на чертеже не указан), жестко закреплена камера высокого давления 6, плунжер 7 с перфорирован; 55 ным стержнем 8 и эластичной оболочкой 9.

На промежуточной плите 3 установлена матрица tO, засыпное устройство 11 и пневмоцилиндр 12. Снизу на плите 3 установлены источники вибрационных колебаний 13 (показаны условно), возбуждающие вертикальные и гасящие горизонтальные колебания, Промежуточная плита 3 установлена на направляющих 14 с пружинами 15 с возможностью перемещения до упора 16.

На подвижной плите 4, сидящей на упорах 17, установлен нижний пуансон 18. Неподвижная плита 2 через подставки 19 жестко скреплена с нижней плитой пресса (на чертеже не показано) и направляющими

14 с плитой 3. На плите 2 жестко закреплен стакан 20 с пружиной 21 и центральным плавающим стержнем 22. Плита выталкивателя 5 жестко закреплена на выталкивателе пресса 23 и волокнами 24 с подвижной промежуточной плитой 4.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в камеру 6 заливается жидкость (например, вода). Нижний пуансон 18 выталкивателем пресса 23, подвижной плитой 4, колонками 24 и плитой . выталкивателя 5 поднимается в крайнее верхнее положение. Кассета 11 с порошком

25, пневмоцилиндром 12 надвигается на матрицу 10. Включаются вибраторы. 13 и нижний пуансон 18 выталкивателем пресса

23 опускается в нижнее положение до упоров 17. (Время вибрирования зависит от технологических свойств порошка и определяется опытным путем). Вибраторы

13 выключаются, засыпное устройство 11 пневмоцилиндром 12 отодвигается и плита

1 с камерой высокого давления 6, плунжером 7, перфорированным стержнем 8 с предварительно установленной на нем эластичной оболочкой 9 (например, полиуретан, резина) плунжером пресса опускается.

Перфорированный стержень 8 своим торцом касается центрального плавающего стержня 22 и опускает его за счет сжатия пружины 21 до упоров цилиндра 20, занимая его место s матрице 10 с порошком 25.

Причем рабочая высота стакана равна рабочей высоте матрицы, Если рабочая высота стакана 20 будет больше рабочей высоты матрицы, то эластичная оболочка упрется в острие кромки пуансона и ее герметичность будет нарушена, если же рабочая высота стакана 20 будет меньше высоты матрицы, то упоры 26 не сядут на плиту матрицы 3 и не замкнут порошок в-матрице 10. При повышении давления перфорированная оболочка 9 выйдет из матрицы 10 и разрушится, Плунжер 7 упорами 26 садится на плиту 3 и перемещает ее до упоров 16. Ход плиты 3 составляет 0,5-7 мм для обеспечения виброуплотнения порошка 25 в матрице 10. При дальнейшем движении плунжера пресса вниз плунжер 7 перемещается относитель1770084

10

35 но камеры высокого давления 6. Жидкость по каналу поступает в стержень 8 и отжимает оболочку 9 к стенкам матрицы 10 в радиальном направлении. Таким образом, осуществляется прессование изделия из порошка, контролируемое по давлению в магистрали пресса (на чертеже не показано).

По окончании прессования плунжер пресса поднимается, пружина 27 синхронно перемещает плунжер 7 с перфорированным стержнем 8 относительно контейнера 6, давление падает и эластичная оболочка 9 за счет своей упругости прижимается к перфорированному стержню, а плавающий стержень 22 под действием пружины 21 устанавливается в первоначальное положение. Отпрессованная деталь нижним пуансоном 18, выталкивателем 23 выталкивается из матрицы 10 заподлицо с плитой 3, стержнем 22 и матрицей 10. Кассета 11 засыпного устройства, надвигаясь цилиндром 12, сталкивает деталь с матрицы и цикл прессования повторяется. На предлагаемом устройстве было проведено прессование изделий на разных режимах.

Пример 1. На предлагаемом устройстве использовались вибраторы, возбуждающие как горизонтальные, так и вертикальные колебания. Через 150 циклов включений была нарушена центровка плиты матрицы и устройство требовало ремонта, т.к. при горизонтальных колебаниях посадочные места плиты матрицы 3 увеличивались выше допустимого предела из-за соударений с колонками 14. Кроме того, уплотнение порошка в матрице до 60 плотности от теоретической требовало длительного (до 3 мин ) времени вибрирования.

fl р и м е р 2. Применялись вибраторы, возбуждающие вертикальные и гасящие горизонтальные колебания. При этом для уплотнения порошковой шихты до 60% плотности от теоретической потребовалось

0,5-1 мин. Колебания плиты 3 на пружинах

15 не приводили к нарушению посадочных мест из-за соударений с колонками 14.

Пример 3. Проводили прессование изделий трубчатой формы высотой 280 мм, наружным диаметром 160 мм и внутренним

13G мм. Виброуплотнение шихты до 60 плотности от теоретической проводилось вибраторами, возбуждающими вертикальные и гасящими горизонтальные колебания.

Применялся перфорированный стержень диаметром 100 мм с эластичной оболочкой с толщиной стенки 5 мм. Диаметр плавающего стержня определялся по формуле бст. бдф. + 2t+.k ) где басф.ст. — диаметр перфорированного стержня, 100 мм;

t — толщина стенки эластичной оболочки, 5мм; к — поправочный коэффициент, равный

0,6-1.

Результаты прессований по каждому режиму приведены в таблице..

В первом случае k = О, тогда диаметр плавающего стержня равнялся бст. = бпф.ст. + 2 = 100 + 10 = 110 мм, т.е. диаметр плавающего стержня был равен диаметру перфорированного стержня с эластичной оболочкой, как у прототипа. В этом случае при замещении плавающего стержня перфорированным происходит за счет сил трения об эластичную оболочку перемещение слоев шихты вниз, увеличение объема порошковой шихты в нижней части изделия и, как следствие, получение толщины стенки нижней части изделия на 5-7% выше верхней части. Прессование изделий с применением плавающего стержня, диаметр которого был определен по вышеприведенной формуле с учетом поправочного коэффициента k = 0,6:0,8 и 1 и равного соответственно 110,6 мм, 110,8 мм и 111 мм, позволило разброс разнотолщинности по высоте уменьшить до 2,5; 1,8 и 1,7% соответственно за счет наличия зазора между внутренней поверхностью виброуплотненной шихты и наружной стенкой эластичной оболочки, равного 0 3; 0,4 и 0,5 мм на сторону соответственно. Применение коэффициента k = 0,4 не обеспечивает необходимого зазора между шихтой и злачтичной оболочкой, приводит к их соприкосновению в отдельных местах, осыпанию шихты и, как следствие, к разбросу толщины стенки по высоте до 4-5%.

Применение плавающего стержня с диаметром, определенным по формуле с поправочным коэффициентом k = 1,2 (диаметр стержня 111,2 мм). Из-за уменьшения толщины засыпки при незначительных колеба- . ниях технологических параметров в пределах разрешающей способности имеющего в стране оборудования, приводит к отклонению размеров изделий от заданных, снижению выхода годного до 60-70 . Уст-: ройство позволяет повысить производительность процесса прессования за счет автоматизации операции засыпки и съема детали, совмещения операций засыпки порошка и его виброуплотнителя и также лик-. видации потерь времени на работу гидростанции и гидроцилиндров в 2 — 3 раза.

Кроме того, виброуплотнение порошка в матрице и больший диаметр плавающего стержня по отношению к перфорированно1770084 из порошков, содержащее установленную на плите матрицу, пуансон, выталкиватель, камеру высокого давления, перфорированный стержень с эластичной оболочкой и пла-.

5 вающий стержень, соосно установленный в матрице, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества изделий, эластичная оболочка выполнена с наружным диаметром, меньшим диаметра плавающе-.

10 го стержня на 0,6-1 мм. му с эластичной оболочкой позволяет получать изделия заданной геометрической формы без разноплотности Ll разбросом толщины стенки изделия по высоте, не превышающем 2,5% (по прототипу эта цифра составляет до 7 ). Выход годного при прессовании в предлагаемом устройстве составляет 95% (по прототипу — до 80%).

Формула изобретения

Устройство для гидростатического прессования полых длинномерных изделий

Диаметр пла 4>a>4>>le" го стерж" нл> ии

Разброс топцины стенки ло высоте, В

Значения поправочного коэффициента

"к" в формуле

1 -1, + 2с+1, Тол>цика стенки изделия> мм

Оыход годного, ф

Диаметр лер" форированного стержня с эластичной оболочкой

414>ср.4с + 2Снм середина. низ верх

14,9-15,3

15,0" 15 2

15,5"15,9 6-7

1S,4-15,7 4-5

14 6-15 0

114,8-iS,i

14 9-15 1

14,9-15,1

14,9"15 1

14,6"15,1

110

110

15, 2-15, 5

15, 2- 15,4

15, 1-15,3 ,14,8-15,3

2,1-2>5

1,8-1 9

1,6-1,7

1,5"4,8

15,0-15,2

15,1-15,3

1iO

110

15,0- 15,3

14,6-15,3

»0

11О

Составитель В.Ермаченков

Техред M.Moðãåíòàë Корректор M.Ïåòðoâà

Редактор

Заказ 3699 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

0,4

0,6 о,8

1,0

1,2

i1O

»0,4

»0,6

110,8

111,0

»1,2

75"80

85-90

89-92

92-94

95-96

60470