Способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения поясняется примером формования порошковой заготовки в медной оболочке. Лента протягивается через горловину воронки закручивается при этом по спирали, образуя оболочку, совершающую вращательное (35 об/мин) и поступательное (0,99 см/с) движения, которая заполняется порошком. Одновременно проволоке придают вид пружины и вводят ее в полость оболочки с порошком. При входе в оболочку на порошок воздействуют ультразвуковыми колебаниями, излучаемыми торцом ведущего ролика с амплитудой 10 мкм. Ультразвуковые колебания в пружине возбуждаются за счет контакта с боковой поверхностью ведущего ролика, Пружина движется с теми же скоростями (35 об/мин, 0,99 см/с), что и оболочка. Порошок уплотняется за счет ее колебаний. После формования оболочки длиной 40 см отключили механизмы подачи ленты и проволоки и ультразвуковой генератор. Оболочку и пружину разрезали под горловиной воронки. На то рец заготовки одели крышку. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 ил. (Л С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 В 22 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ М

ОО

С

О 3

6д

1 (21) 4887523/02 (22) 30,11,90 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Центр" ,{72) А,Г,Сучков (56) Авторское свидетельство СССР

¹428858,,кл. В 22 F 3/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 997984; кл. В 22 F 3/02, 1981. (54).СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ДЛИННО,МЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕCTBЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения поясняется при-. мером формования порошковой заготовки в медной оболочке. Лента протягивается. че. рез горловину воронки. закручивается при этом по спирали, образуя оболочку, соверИзобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к процессу формования длинномерных изделий из порошковых материалов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в машиностроении.

Известен способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов, включающий, последовательно проводимые, формирование технологической оболочки-контейнера (далее оболочка) из электропроводящего материала, загрузку порошка в оболочку и уплотнение его в радиальном направлении импульсным магнитным полем, осуществляемое при периодическом чередовании уплотнения порошка с перемещением оболочки я направлении перпендикулярном усилию прессования,, Ы,„1780923 А1 шающую вращательное (35 об/мин) и поступательное (0,99 см/с) движения, которая заполняется порошком. Одновременно проволоке придают вид пружины и вводят ее в полость оболочки с порошком. При входе в оболочку на порошбк воздействуют ультразвуковыми. колебаниями, излучаемыми торцом ведущего ролика с амплитудой 10 мкм. Ультразвуковые колебания в пружине возбуждаются за счет контакта с боковой поверхностью ведущего ролика, Пружина движется с теми же скоростями (35 об/мин, 0,99 см/с), что и оболочка. Порошок уплотняется за счет ее колебаний. После формования оболочки длиной 40 см отключили механизмы подачи ленты и проволоки и ультразвуковой генератор, Оболочку и пружину разрезали под горловиной воронки. На торец заготовки одели крышку. 2 с. и 5 з.п, у ф-лы, 4 табл., 3 ил.

Основным недостатком данного способа являетсп низкая производительность, обусловленная необходимостью и редварительного изготовления оболочки (резка заготовки в виде трубы на отрезки необходимой длины) и периодической загрузкой порошка в оболочку, которая при большой длине оболочки представляет определенную сложность, э при маленьком ее диаметре — не всегда может быть реализована.Кроме того, известен способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов, более производительный, в сравнении с вышеохарактеризованным, который включает, одновременно проводимые, формование оболочки и заполнение ее порошком, осуществляемые путем спирале1780923 образного протягивания ленты через горловину воронки, заполненной порошком, и введение в полость оболочки длинномерного армирующего элемента в аиде проволоки, после чего оболочку подогревают, обжимают в радиальном направлении и термооб рабаты веют, Однако, данный способ также имеет ряд недостатков.

Во-первых, это не максимально возможная скорость заполнения оболочки порошком, поскольку в полость оболочки он поступает (ссыпается) без какого-либо внешнего воздействия на него. Результатом .этого является низкая производительность процесса.—

Во-вторых, это отсутствие какого-либо внешнего воздействия на порошок уже находящийся в оболочке во время ее заполнения, вследствие чего на стадии заполнения оболочки порошков его уплотнение проис ходит только под действием собственного веса, а это отрицательно сказывается на пористости конечного продукта и на равномерности его пропитки, т.е. на качестве изготавливаемого изделия.

В-третьих, это ограничение сортамента получаемых изделий по диаметру, которое .является следствием использования армирующего элемента в виде одной прямой проволоки. При изготовлении изделий большого диаметра одна проволока, вследствие значительного расстояния между ее боковой поверхностью и стенкой оболочки, не обеспечивает высокой степени равномер:ности пропитки изделия, В-четвертых, это ограничение сортамента получаемых изделий по количеству материала, которыми может быть пропитан порошок. B известном способе это два металла: оболочки и армирующего элемента.

Данный недостаток также является следствием использования армирующего элемен та в виде одной проволоки, Вышеохарактеризованный способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов реализуется посредством устройства, которое включает средство формирования из ленты полой цилиндрической оболочки, состоящее из конической воронки и механизма протягивания ленты через горловину воронки, и механизм подачи длинномерного армирующего элемента в виде проволоки в полость оболочки, который образован приводом и соосно расположенными подающими ведущим и ведомым цилиндрическими роликами, взаимодействующими с поверхностью проволоки.

55 возможности этого устройства.

Целью изобретения является расширение сортамента изготавливаемых изделий, повышение их качества и производительности процесса их изготовления.

Поставленная цель в части способа достигается за счет видоизменения формы армирующего элемента и увеличение скорости заполнения оболочки порошком, а в части устройства — за счет оснащения механизма подачи армирующего элемента взаимосвязанными между собой источником ультразвуковых колебаний и подающими ведущим и ведомым роликами.

На фиг.1 представлено устройство для формования длинномерных изделий из порошковых материалов, посредством которого предлагаемый способ реализуется в любом из возможных вариантов его осуществления; на фиг,2 — распространение ультразвуковой волны в источнике ультразвуковых колебаний и в ведущем ролике механизма подачи проволоки; на фиг.3 — один из возможных вариантов расположения составных элементов устройства, соответствующий моменту окончания формирования проволоки в пружину.

Устройство для формования длинномерных изделий из порошковых материалов

1 включает (см. фиг.1) средство формирова ния из ленты 2 полой цилиндрической оболочки 3, состоящее из конической воронки 4 и механизма (на чертеже не показан) протягивания ленты через горловину 5 воронки, т.е. через цилиндрическое отверстие, и механизм подачи в полость оболочки длинномерного армирующего элемента в виде пружины 6, изготавливаемой из проволоки

7. Механизм подачи пружины 6 в полость оболочки 3 образован, соосно расположенными, ведущим 8 и ведомым 9 роликами и приводом, состоящим из электродвигателя

10 и источника 11 ультразвуковых колебаний. Источник ультразвуковых колебаний включает, расположенные в корпусе 12, трансформатор 13 ультразвуковых колебаний, выполненный в виде диска и ультразвуковые преобразователи 14, жестко закрепленные на трансформаторе ультразвуковых колебаний, излучающее звено 15 которого жестко соединено с ведущим ролиДанное устройство не обеспечивает возможности изготовления длинномерных иэделий иэ порошковых материалов широкого сортамента, высокой производитель5 ности процесса их изготовления и требуемого от них качества, что и предопределяет наличие существенных недостатков в его конструкции, которые, в своей совокупности, ограничивают технологические

1780923 ком 8, представляющим собой стержневой ультразвуковой инструмент. Трансформатор 13 ультразвуковых колебаний и ведущий ролик 8, установленный по оси симметрии оболочки 3 так, что его излучающий торец входит в полость воронки 4 и погружен в порошок 1, расположенный над горловиной воронки, выполнены со сквозным осевым отверстием 16, повышающим добротность источника ультразвуковых колебаний и предопределяющим возможность образования армирующего элемента двумя проволоками. Для реализации этой возможности привод механизма подачи проволоки имеет подающие ролики (на чертежах не показаны), которые установлены с возможностью обеспечения периодического с ним взаимодействия.

Источник 11 ультразвуковых колебаний, установленный с возможностью вращения вокруг своей продольный оси и возвратно-поступательного движения вдоль нее, и электродвигатель 10 взаимосвязаны между собой посредством шестеренок 17, 18 и 19. Ведомый ролик 9, посредством стоек 20 и кронштейна 21 закрепленный на воронке 4 с возможностью перемещения в направлениях перпендикулярном и параллельном по отношению коси симметрии воронки, в отличие от ведущего ролика 8, выполненного из акустически проводящего материала, например титана, с длиной (см. фиг.2) кратной половине длине ультразвуковой волны, распространяющийся (эпюра 22) в его материале, выполнен из акустически непроводящего материала, например резины, с длиной (см, фиг.2) равной

1/8-3/16 длины упомянутой ультразвуковой волны.

Формование длинномерных изделий из порошковых материалов на данном устройстве, в случае образования армирующего элемента одной проволокой и придания ей вида пружины, осуществляется следующим образом.

Сначала производят подготовку устройства к работе. Для этого в горловину 5 во ронки 4 через прямоугольное отверстие (на чертежах позицией не обозначено), выполненное в боковой стенке воронки, вставляют ленту 2, изготовленную, например, из металлической фольги, и сворачивают ее по спирали, образуя первые витки цилиндри ческой оболочки 3, которые вводят в горловину 5 воронки и пропускают через нее.

Затем, подрезая ленту, выравнивают торец оболочки 3 и закрывают его крышкой 23.

После этого ведущий 8 и ведомый 9 ролики механизма подачи проволоки 7 устанавливают в наиболее оптимальном положении, 35

40 баний посредством его излучаюЩего звена

15.

При окончании процесса формоэания

50 выступающий из горловины воронки, одевают крышку 23. Затем в воронку 4 засыпают новую порцию порошка и начинают формо55

30 располагая свободный, т.е. излучающий, торец ведущего ролика 8 на некотором, экспериментально определенном расстоянии от горловины 5 воронки 4. Затем в полость воронки через отверстие (нэ чертеже позицией не обозначено), выполненное в ее стенке, вводят проволоку 7 и делают ею несколько оборотов вокруг боковой поверхности ведущего ролика 8, формируя первые витки пружины 6, которые затем прижимают ведомым роликом 9, изготовленным из плотной резины. После этого на некоторое время;.необходимое для того, чтобы пружина 6 своим концом соприкоснулась с дном крышки 23, включают электродвигатель 10.

Затем полость воронки 4 заполняют необходимым и заранее рассчитанным количеством порошка 1, чем "и" заканчивается подготовка устройства к работе.

Для осуществления процесса формования длинномерного изделия включают: ультразвуковой генератор (а чертежах не показан), к которому подсоединены ультразвуковые преобразователи 14; электродвигатель 10 и механизм протягивания ленты 2 через горловину 5 воронки 4, в результате чего лента 2 сворачивается пб спирали, образуя оболочку 3, заполненную порошком 1, который при входе в оболочку подвергаетСя"" воздействию ультразвуковых колебаний, излучаемых торцом ведущего ролика 8, а в оболочке — уплотняется за счет колебаний пружины 6, совершаемых eio при ее вращательном и поступательном движениях с ультраэвуковой частотой, возбуждаемых в ней вследствие ее контактас боковой поверхностью ведущего ролика 8, являющегося ультразвуковым инструментом, соединенным с трансформатором 13 ультразвуковых колезаготовки, о чем можно судить, например, Ilo полному истечению порошка 1 из воронки 4, выключают механизмы подачи ленты 2 и проволоки 7 и ультразвуковой генератор, После этого оболочку 3 и пружину 6 на участке, расположенном под горловиной 5 воронки 4 разрезают и на торец оболочки, вать очередную заготовку.

Полученную же заготовку сначала обжимают в радиальном направлении, предварительно ее нагрев в случае необходимости, а затем термообрабатывают, в результате чего получают фактически готовое изделие или же получают фабрикат, поступающий на последующую обработку.

1780923

При осуществлении предлагаемого способа к его отдельным технологическим операциям предъявляются достаточно жесткие требования, несоблюдение которых может провести к изготовлению недоброкачест- 5 венной продукции,.

При формировании пружины 6 ее шаг и диаметр проволоки 7 выбирают исходя из технологического назйачения получаемого

10 изделия, а внешний диаметр — в зависимости от внутреннего диаметра оболочки 3.

Внешний диаметр пружины должен составлять 30 — 707 . от величины внутреннего диаметра оболочки. Это обусловлено тем, что при этих величинах соблюдается более

15 равномерное распределение металла пружины в объеме порошка относительно центра и стенок йзделия, Оптимальным внешним диаметром пружины является такой, величина которого составляет 50Я от

20 внутреннего диаметра оболочки. Отступление от указанных значений вйешйего диаметра пружины приводит к тому, что изделие в разных точках его поперечного

25 сечения, лежащих в одной плоскости, в на. правлении от центра к периферии, или наоборот, имеет разную степень заполнения пор материалом оболочки и армирующего элемента.

Для возбуждейия в пружине 6 ультра30 звуковых колебаний с максимально возможной амплитудой и; следовательно, для достижения наибольшей степени уплотнения порошка 1 в оболочке 3, формирование пружины (см. фиг.2 и 3) необходимо закан35 чивать, т.е. выводить ее из контакта с поверхностью ведущего ролика 8, являющегося ультразвуковым инструментом, на участке между пучностью смещений и пучностью напряжения ультразвуковой волны, распро страняющейся в ведущем ролике. Это обусловлено тем, что (см. фиг,3) пружина 6, выходя иэ контакта с поверхностью ведуще40

ro ролика на участке между его пучностью

45 смещений и пучностью напряжений, подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, имеющих два взаимоперйендикулярных направления распространения, в то время как в пучности только в Одном направлении, что не эквивалентно между собой, поскольку менее эф55 фективно с точки зрения величины амплитуды колебаний, накладываемых на пружину. В прЕдлагаемом устройстве это обеспечивается (см. фиг,2) тем, что ведомый ролик 9 вьгполнен из акустически не проводящего материала, т.е. из материала не песмещений или в пучности напряжений пру- 50 жийа подвергалась бы воздействию ультразвуковых колебаний, распространяющихся редающего колебания ультразвуковой частоты : выполнен с длиной, равной 1/8 — 3/16 длины ультразвуковой, волны в материале ведущего ролика; установлен так, что его поперечная ось симметрии расположена в плоскости, проходящей через. пучность напряжений ведущего ролика, который выполнен из акустически проводящего материала с длиной кратной половине длины ультразвуковой волны в нем распространяющейся.

: Ультразвуковые колебания, возбуждаемые источником ультразвуковых колебаний

11 в ведущем ролике 8, излучающим торцом последнего передаются порошку 1, в ре-. зультате чего скорость его поступления в полость оболочки 3 увеличивается, по сравнению со скоростью его поступления в оболочку без ультразвукового воздействия, а следствием этого являются увеличение степени его уплотнения в оболочке и повышение производительности процесса. Для получения максимально возможного эффек.та от ультразвуковых колебаний, передаваемых порош ку излучающим торцом ведущего ролика, последний следует располагать так, чтобы площадь условного усеченного конуса с образующей его боковой поверхности, являющейся перпендикуляром, восстановленным от края излучающего торца ведущего ролика к наклонной поверхностью воронки, не была меньше площади поперечного сечения оболочки..:

Наложение ультразвуковых колебаний на пружину 6 во время ее формирования и воздействие ими на формуемый порошок 1,. осуществляемые посредством ультразвукового инструмента, т.е. ведущего ролика. сле- . дует проводить на частоте 16-44 кГц с максимально возможной амплитудой колебаний, величина которой ограничена прочностными характеристиками материалов трансформатора колебаний 13 и ведущего ролика 8. Это обусловлено тем, что при максимально возможной амплитуде ультразвуковых колебаний достигается больший положительный эффект, а также и тем, что вращательное движение пружины 6, равно как и ее поступательное движение, не должно вызывать механического перемещения порошка 1 в полости оболочки 3, т.к, оно будет снижать степень его уплотнения и, следовательно, положительный эффект предлагаемого способа не будет достигать своего максимума. Исходя из этого, вращательное движение пружины следует ориентировать,в одном направлении с вращением оболочки, а скорости их вращательного движения, равно как и поступательного. устанавливать равными между собой.

1780923

5

10 предлагаемого способа.

При подготовке устройства к работе в. горловину 5 воронки 4, имеющей диаметр равный 23,5 мм, через отверстие (на черте15 жах позицией. не обозначено), выполненное

40

50

Ширина ленты, из которой формируют полую цилиндрическую оболочку 3, должна . удовлетворять выражению: В = P0Sln В+2Е; где  — ширина ленты (мм); 0 — диаметр горловины воронки (мм);  — угол подъема винтовой линии спирали оболочки (градус);

Š— величина перекрытия между витками спирали (мм).

Превышение ширины ленты, по сравнению с ее рассчитанной величиной, приводит к значительному расходу ленты, а меньшая ширина ленты — не обеспечивает надежного перекрытия между витками оболочки, что может привести к нарушению ее целостности. Следует отметить; в процессе формиро-. вания оболочки края ленты можно покрыть связующим веществом. Это увеличивает прочность оболочки.

Другим возможным вариантом осуществления предлагаемого способа является образование армирующего элемента двумя проволоками, одной из которых придается форма пружины, а вторая — вводится в полость оболочки по ее оси симметрии через сквозное отверстие, выполненное в источнике ультразвуковых колебаний 11 и в ведущем ролике 8. ., В этом случае в процессе подготовки устройства к работе осуществляется введение подающих роликов (на чертежах не показаны) во взаимодействие с их приводом, т,е. с электродвигателем 10, которое может быть выполнено, например, через шестеренку 18, а также — введение проволоки в указанное отверстие, которое следует проводить после того, как на торец оболочки 3 одета крышка 23.

При осуществлении же этого варианта реализации предлагаемого способа проволоку, которую в оболочку вводят через отверстие 16, следует подавать со скоростью равной скорости поступательного движения оболочки, так как в противном случае качество изделия будет. значительно ниже.

Данная проволока, т.е. вторая проволока армирующего элемента также как и его первая проволока, совершает колебания с ультразвуковой частотой, поскольку своей поверхностью она соприкасается и с источником ультразвуковых колебаний и с ведущим роликом, Этот вариант осуществления предлагаемого способа является наиболее предпочтительным, поскольку обеспечивает не только высокое качество изделия, но и по- 5 зволяет получать изделия больших. диамет- ров. Кроме того. этот способ позволяет образовывать армирующий элемент из двух разных материалов, что выгодно отличает его не только от известного способа, но и от предлагаемого в его вышеохарактеризованном варианте осуществления.

Результаты экспериментального опробывания предлагаемого способа и его сравнения с известным способом приведены в таблицах 1-4, каждая из которых несет в себе не менее семи примеров конкретного осуществления предлагаемого способа.

Ниже приводится (см, табл.1) один из примеров конкретного осуществления в ее боковой стенке,-вставляют медную ленту 2 (ширина 20 мм, толщина 0,3 мм) и вручную сообщают ей поступательное движение, вследствие которого лента в направлении вращения часовой стрелки сворачивается в спираль и образовывает первые витки цилиндрической оболочки 3.

Причем направление введения ленты 2 при этом регулируют и устанавливают таким, чтобы перекрытие кромок оболочки 3, имеющей внутренний диаметр равный 22,9 мм, составляло 2 мм, а угол ее подъема был равен 60 градусам. Подачу ленты вручную осуществляют до тех пор, пока первый виток оболочки не выйдет за плоскость торца горловины 5 воронки. Затем, подрезая ножницами край ленты, выравнивают торец оболочки 3 и закрывают его крышкой 23.

После этого, манипулируя расположением источника ультразвуковых колебаний

11 и кронштейнов 20 и 21, производят установку ведущего 8 и ведомого 9 роликов, которые изготовлены, соответственно, из титана типа ВТ вЂ” 3 и вакуумной резины, Для этого свободный (излучающий) торец ведущего ролика 8, имеющего длину 115 мм и диаметр равный 10 мм, устанавливают от горловины 5 воронки 4 на расстоянии составляющем 15 мм, а ведомый ролик 9 (диаметр 30 мм, длина 50 мм) располагают таким образом, чтобы его геометрический центр с геометрическим центром ведущего ролика лежал в одной плоскости, т,е. так чтобы его нижний торец был расположен на участке между пучностью смещений и пучностью напряжений ультразвуковой волны, распространяющейся в ведущем ролике.

За ем в полость воронки 4 через отверстие (на чертежах позицией не обозначено). выполненное в ее стенке; вводят медную проволоку 7, имеющую диаметр равный 3 мм, и вручную делают ею несколько оборотов вокруг боковой поверхности ведущего ролика S, формируя первые витки пружины б,,к которым затем прижимают ведомый ро1780923

10

25 тавливаемых иэделий лик 9. После этого, не некоторое время, необходимое для того, чтобы пружина 6, внешний диаметр которой равен 16 мм, что эквивалентно 70% от величины вйутреннего . диаметра оболочки, а шаг витков составляет

5 мм, своим концом вошла в контакт с дном крышки 23, включают электродвигатель 10.

Затем полость воронки 5 заполняют пятью килограммами вол ьфрамового пьрош ка, " вследствие чего излучающий торец ведущего ролика 8 оказывается погруженным в порошок, а подготовка устройства к работе— заканчивается.

Для осуществления процесса формования длинномерной заготовки включают: ультразвуковой генератор (нэ чертеже не, показан), к которому подсоединены ультразвуковые преобразователи 14, рассчитан- ные на частоту в 19 кГц; электродвигатель

10 и механизм протягивания ленты 2 через горловину 5 воронки 4. В результате этого лента 2 сворачивается по спирали, образуя оболочку 3; совершающую вращательное (30 об/мин) и поступательное (0,85 см/сек) движения и заполняемую порошком 1, который при входе в оболочку 3 подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, излучаемых торцом ведущего ролика 8 и имеющих амплитуду равную 15 мкм. В полостй же оболочки порошок уплотняется эа счет колебаний пружины 6, совершаемых . eio с ультразвуковой частотой при ее вращательном (30 об/мин) и поступательном (0,85 см/сек) движениях, которые возбуждаются в ней за счет ее контакта с боковой поверх. ностью ведущего ролика 8, являющегося ультразвуковым инструментом.

По окойчании процесса формирования оболочки 3 необходимой длины, например длиной в 75 см, выключают механизмы подачи ленты 2 и проволоки 7 и ультразвуковой генератор. После этого оболочку 3 и пружину 6 на участке расположенном под горловиной 5 воронки 4 разрезают и на торец оболочки, выступающий из горловины воронки, одевают крышку 23.:

Иэготовленйую вышеохарактериэова нным методом оболочку, заполненную порошком, нагревают до 850 градусов и подвергают прокатке с удельным давлением в 6-т/см, после которой спекают ее в вакууме при температуре 1250 градусов и получают в результате этого изделие, обладающее пористостью 12-14 при средней степени заполнения пор составляющей 108, Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов формования длинномерных иэделий из порошковых материалов : показывает значительные преимущества последнего. Так выполнение армирующего элемента в виде пружины, сообщение пружине вращательного движения и наложение на нее колебаний ультразвуковой частоты в совокупности с воздействием ультразвуковыми колебайиями непосредственно на формуемый порошок позволили на

6 — 8 увеличить скорость заполнения оболочки порошком и на 10-12% степень его уплотнения в оболочке, что, в свою очередь, позволило повысить производительность процесса на 12-32 и улучшить физико-механические свойства готовых изделий: снизить пористость на 5-22 ; повысить .

15 степень заполнения пор на 7-46%, расширив при этом сортамент готовых изделий за счетувеличения ихдиаметра и предоставления возможности пропитки тремя разными металлами.

20 Сопоставительный анализ известного и предлагаемого устройств для формирования длинномерных изделий из порошковых материалов показывает значительные преимущества последнего из них. Так, например; ойо "позволяет образовывать армирующий элемент из двух проволок, придавая одной из них форму пружины, что свидетельствует не только о его более широких технологических возможностях, но и

30 об обеспечении повышения качества изго. Формула изобретения

1. Способ формования длинномерных изделий из йорошковых материалов, вклю35 чающий одновременно выполняемые формировайие цилиндрической оболочки путем закручивания ленты bio спирали, загрузку порошка в оболочку и введение в.ее полость длинномерного армирующего элемента из

40 проволоки со скоростью его перемещения, равной скорости поступательного движения оболочки;о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества и расширения сортамента изготавливаемых изделий при

45 повышении производительности, армирующему элементу придают вид пружины и сообщают вращательное движение, при этом на него и на порошок воздействуют энергией ультразвуковых колебаний.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пружину выполняют с внешним диаметром, равным 30-70% внутреннего диа. метра оболочки.

55 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вращательное движение пружине сообщаЮт в направлении вращения оболочки.

4, Способ по п1,отл ич а ю щи йс я тем, что скорость вращательного движения

1780923

Твбпицв 1

Влияние скорости паступвтвпьного движения ярнирувщего эпенентв, нестя окончения его Вориироввния и рвспопожения 4впучппщегп торце источника ультрвэвуковык колебвний (ведущего ропнкв) нв проивводительность процесса н качество готового иэделия, иэготввливвеиого с нспольвоввниен валыррвиового поравке

Способ

Условия осув1ествпения способе

Невесты.!

12

Првдпягяеный

23 ° 5

Внутренний дививтр горловины (нн).

Материал ленты

Вырине ленты (нн)

Топщиив ленты (нн)

Угол подъеме (rpan).

Перекрытие кранок (нн)

Внутренний днэнетр (нн)

Скорость поступят.движения (сн/сек)

Скорость врвщэт.движения (об/иии)

Нвправленив вращения

Воронке

Си

0,3

11>4

0,75

Си

0 3

22,9

0,85

Оболочка

Тендере Нвгрввв под ппвстичвскуо туре дефорнвцив (грвдус С) Спеквние в ввкууив

1250

1250

Величине Од>юкрвтнОГО Обжвтия с уд.дввлен.

Скорость прокатки (т/си) (и/инн

) 0,5

Cu

0 ° 5

Си

16

Мвтвривп проволоки Дивиетр проволоки (нн)

Внввний диаивтр (нн)

Отнаыение вневнего дивнетрв к внутреннеиу диенетру оболочки (2)

Скорость поступят,движения (си/сек)

Скорость ервщвт.движения (аб/ннн)

Нвпрввпенив вращения

Место окончвния Ворннроввмня » в

Ярнирувщий

Влеиент

26,3 70

0,75 0,75 . 0,85

0,99, ° >

AN

19

ПН-ПС AC AC-AN

ПН-ПС

Источник упьтрвэвуковык «олебвний (w) (кгц) (нки) Дивнетр ведущего ролике

Чвстотв копвбвний

Диппитудв колебаний

Ввривнт рвспопожвния ивпу" чаящего торна ведущего рэликв

В no" ровке

В паров- В поравке кв

В паравкв

Полученные реьупьтвты

ПариатОСЬ>> ИЭДВЛИИ (2) 15-18 14-16

13-14: 12-14...13,5-t4 12-14 . 14-15

Степень ввпопнения пор иэделия нвтвривпвни оболочки и врннруящего эленентв (среднее энвченив) 10-9 (9,5) .

20-22, 3

10 6 (8)

6,7-11,2

23

12,8

10-7 10-8 .: 10-7 (8,5) (9) . (8,5)

13,4-22,3 20-22,3 10-72,3

30 38 30

12,8

10 3 (6,5) 10-8 (9)

6,7-16,7

Снижение >юрнстости иэлвпия

Величине Повывенив степени эвпалнення пар (2) Павывення производительности

Нвпрввпвние Ъращения: — т» по часовой стрелке. т в - (AN-ПС) - учвсток нежду пучностяии сиещений и нвпряпеиий. ПС-пучнисть снещення. ПН-пучность напряжений. пружины устанавливают равной скорости вращательного движения оболочки. .5. Способпо п.1,отл ича ющи йся тем, что формирование пружины осуществляют одновременно с ее подачей в полость оболочки.

6. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что в полость оболочки одновременно с введением пружины вводят проволоку, которую располагают внутри пружины.

7. Устройство для формования длинномерных изделий из порошковых материалов, содержащее коническую воронку, механизм перемещения ленты через воронку и механизм. подачи длинномерного армирующего элемента из проволоки в полость оболочки, состоящий из привода и подающих роликов, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и расширения сортамента изготавливаемых изделий при повышении производительности, механизм подачи проволоки снабжен ведущим и ведомым роликами, которые выполнены в виде цилиндров и установлены в полости воронки параллельно друг другу, и источником

Ь ультразвуковых колебаний, .который взаимосвязан с приводом подачи проволоки, выполнен со сквозным осевым отверстием и установлен по оси воронки с возможностью вращательного движения и регулирования

10 расстояния между его излучающей поверхностью и горловиной воронки, при этом подающие . ролики установлены с возможностью обеспечения периодического взаимодействия со своим приводом, ве15 дущий ролик выполнен со сквозным осевым отверстием и своим торцом жестко соединен с излучающей поверхностью источника ультразвуковых колебаний, а ведомый ролик установлен с возможностью регулиро20 вания расстояния до ведущего ролика и до горловины воронки.

1780923

Таблице 2

15-19

10 7 (8,5) Величине однократного обжатия с уд.даален, (т/си) (и/иин) 7

3,2

Си

10

Скорость epoedTKH

3,2

Материал проволоки

Дианетр проволоки (нн)

Океаний диаиатр (ии)

Отновение вневнего днаиетра

k внутреннему дианетру оболочки (2)

Скорость постулат.движения (си/сак)

Скорость арвщат.даиаенил (об/иин)

Направление еращенил

Несто окончания форнированил ° Э

Частота колебаний (кгц)

Днплитуда колебаний (нкн)

Вариант рвслолоаения иэлуча ощего торца аадущегО РОпнка

Диаметр ведущего ролика (ни).

Си

1.Яринруещий элеиент

6,7

0 85

0,99

ПНПС

19 33

15 10

30

44 19

7 15

19

15 1О

Источник ультразвуковая колебаний

В порожке

Полученные результаты

) 15-20

10-4 (7) 15 ° 19

10-7 (8,5) Пористость иэделия (2

Стеоень заполнения пор иэделия иатериалаии

060лочки и ариирувщаГО зпеиеЙта (среднее значение) .

13-16

10-8 (9) 12 16 . 13-16

10-9 108, (9,5) (9) 14-16

15 20

10-7 (8,5) 10-7 (8,5) 17т20 13;4-20 11,4"20

35,7 28,5 21,4

16,4

Сннаенне иористости ивдепня

0-5 .

21,4

13,4- 20

28>5

0-5

21,4

21,4

Величина Повыванне степени заполнения пор

Поеывения производительности

Направление вращения: — ю по часовой стрелке, ь- против часовой стрелки, ь Я (ПС ПН) - участок нежду пучностяни смещений н напряжений.

Условия осуществления способа

Таблица

Влияние величины енввнего диаиетра ариирувщего эпенентя иа качество готового наделил, иэготввлизаеного с испопьзованиеи медного порожка ANC-1, Способ

Извести

Предлагаеный

34 25 20 17 15 14 AL

0,25

2,5

33,5 24,5 19,5 16.5 14,5 13 ° 5

О ° 75

Воронка Внутренний пнвнетр горловины (нн) 15 40

Материал ленты

Фирина ленты

Толщина ленты

Угол подъеме

Перекрытие кронок .

Внутренний диаметр

Скорость постулат.деиазння

Скорость еращат.дзиаення

Направление ервцения

AL

0,25

2,5

14,5 39 ° 5

0,75

20 (ии) (ни) (roan) (нн) (нм) (сн/сек) (об/ннн) Оболочка

Темпера" Нагрева под пластическую тура дефорнвцнв (градус С) Спекание в закууне

Величина однократного обжатия с с уд.даэлен.

1030

1030 (т/сн) 8 (и/иин) 1,2

AL

I

6,89

1,2

>>1.

25 3 29 В 40 8 51 2 60 6 68 9 74 (25) (10) (40) (50} (60) (70) (75) Скорость прокатки

Материал проволоки

Лианетр проволоки (ии) (ин) Океаний диаметр

Отновеиие еневнего диаметра к енутраннеиу диаметру оболочки (2)

Скорост ° постулат.двиаенил (си/сек)

Скорость аоааат.пзижаиия (об/нин)

Напразпяняе вращения

Место окончания формирования ° ь

Аринрувщий зпенент

0,75

0,75

ПН-ПС

Влияние скорости вращательного данае»нп арнирувщэга элемента, направленнл его

° ращения, частоты и анплнтуды ультразвуковым кппабз>мй на яоеывение производительности и качества готового изделия, изготавливаемого с использованием желез» ного порожка ПХ1М2

Условия осуществления способа Способ

Извести,1

Предлагаемый

Воронка Внутренний диаметр горловины (ии) 15 . 34

Ивтериап ленты Cu, Cu

Фирина ленты (ни} 20 20

Толщина пакты (ни) 0,35 0>35

Угол подъела (град) 45 45

Оболочка Перекрытие кроиок (ин) 3 3

Внутренний лнзиетр (нн) 14 3 33,3

Скорость постуивт.движения (сн/сак) 0 ° 05 0,99

Скорость врвщат.движения (об/инн) 30 35

Направление вращения ч>

Таннера- Нагрева под яластическую деформацию 850 В50

Фура Спекание в вакууие 1150 1150 (градус С) 1780923

ПРодолжение табл,3

Способ

Предлвгвеныи

Диаметр, еедублего ролика (мм)

Частота колебаний (кгц)

Амплитуда колебаний (икн)

Вариант распопоивння иэпучвв(цего торца еедукего ролика

19

Источник ультраэвукоеык колебаний

В порсине

Полученные реэультаты

Пористость иэделия (2) 20"25 21-25

Степень эаполнения пор иэделия материалаии . 10-4 10-5 оболочки и врмирувб1его элемента (среднее (7) (7,5) энвчение) 19-21 17-21 t 7-20 17- 21 19-21 21-25

10-7 10-8 10-8 10-8 !0-7 10-5 (8,5) (9) (9) (9) (8,5) (7,5)

15-16 15-20 15-16 5 16

28,5 28,5 28 ° 5 21,4 7,1

Величина Снимания пористостм иэделия м

Поэывения степени эаяолнения оор " 7,1

5-16

21,4 и

Направление враеениял-а- по часовой стрелке (ПИ"ПС) - участок мекду пучностямн смецений и напряяений.

Таблица 4

Качество готового изделия при его изготовлении из железного порошка ПХ1И2 с фор-,". Пл. мирующим элементом, образованным двумя мелныни проволоками, одной из которых . прилана Форма пружины

Способ

Условия осуществления способа

Извести, Предлагаемый

Внутренний диаметр горловины (мм) 15

Воронка

Оболочка

Температура Нагрева пол пластическую (град С) деформацию

Спекание в вакууме т

Величина однократного обжатия с уп.лавлен, (т/см). .Скорость прокатки (M/мин) 850

1150

"Проволока"

"Пружина"

Форма

Натериал

Диаметр

Внешний диаметр

Отношение внешнего диаметра к внутреннему диаметру оболочки

Скорость поступат.движения

Скорость вращат.движения

Направление вращения

Несто окончания Формирования (мм) (нм) Си .2

Си

11

Армирующий элемент (9) 6,7 (см/сек) 0,85 (еб/мин)6

0,99

42

0,99

Б

ПН - ПС. 119

115 (кГц) (мкм) 19

Источник ультра" звуковых колебаний

Частота колебаний

Амплитуда колебаний

Вариант расположения излучающего торца ведущего ролика

Диаметр ведущего ролика

В порошке

112 (мн) Полученные результаты

Пористость изделия

12-15

15-20

Материал ленты

Ширина ленты

Толщина ленты

Угол подъема

Перекрытие кромок

Внутренний диаметр

Скорость постулат.движения

Скорость вращат.движения

Направление вращения (мм) (мм) (грал) (мм). () (сн/сек) (об(ммм) Си

0,35

3.

14 3

0,85

3,2

"Прово" лока"

Си

34

Си

0,35

33,3

0,99

3,2

2Î

1780923

П доцолжение табл.4

Условия осуществления способа

Способ

Извести. Предлагаемы

10-4 (7) Направление вращения: - по часовой стрелке.

+ Ф - (ПС - ПН) - участок между пучностями смещений и напряжений.

Степень заполнения пор изделия материалами оболочки и армирующего элемента (среднее значение) Снижения пористости изделия

Вепичина (Ф) Повмшения степени заполнения пор

Повышения производительности.1 0-9 (9,5) 20-25

35,7

16,4

1780923

«риг.

Составитель А.Сучков

Редактор М.Васильева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Q.Ãóñòè

Заказ 4237 Тираж Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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