Способ изготовления порошковой проволоки и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: в боковое отверстие втулки 6 и далее по направляющей винтовой канавке 7 подают проволочную заготовку неограниченной длины, заостренный конец которой захватывается .рифлениями полого ротора 2. При перемещении по винтовой канавке 7 проволочная заготовка сворачивается в спираль, движу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ \ (21) 4875252/02 (22) 19,10,90 (46) 15,12.92. Бюл. N. 46 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.В,Степаненко, Л.А.Исаевич, Г.А.Чу.мак, В.П.Бовин, А.,А.Вайцехович и А.Г.Чумак (56) Заявка Японии N. 59-33026, кл, В 21 С 23/22, В 21 С 25/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

К 273212, кл. В 22 F 3/02, 1984.

А... Ы„„1780925 Al

2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: в боковое отверстие втулки 6 и далее по направляющей винтовой канавке 7 подают проволочную заготбвку неограниченной длины, заостренный конец которой захватывается рифлениями полого ротора 2, При перемещении по винтовой канавке 7 проволочная заготовка сворачивается в спираль, движу1780925

4 полость в пуансоне 5 подают порошок и уплотняют его винтовой торцовой поверхностью 10, при этом возникает усилие прессования проволокам. Слой порошка, прилегающий к конической винтовой поверхности, периодически смещается выступами 11 вдоль. образующей в противоположных направлениях, Таким образом, порошок испытывает сдвиговые деформации. 2 с. и 4 з.и. ф-лы, 4 ил, щуюся в направлении прессования, При этом спираль нагревается до температуры горячей прессовой сварки и поступает в коническую полость, где захватывается резьбой боковой:поверхности 12 пуансона 5 и прессуется в оболочку с формованием на ее внутренней поверхности кон центричных винтовых канавок. В калибрующей частййолости 9 в передний конец оболочки вворачи.вают резьбовую заглушку, после чего через прерывное прессование оболочки из металное волочение или прокатку в калибрах оболочкис порошком, причем первыйпере- лэ в жидком состоянии под давлением, ход осуществляют волочением по вертикали зайолнение оболочки порошков и их послес одновременной подачей порошка в обо-: дующее охлаждейие. лочку; и его уплотнение вибрацией; - . 10. Однако способ не позволяет получать порошковую проволоку с тонкостенной оболочкой, а также проволоку с высокой плотОднако способ не позволяет получать порошковую йроволоку неограниченной ностью порошка, так как в способе длины. Кроме того, способ не позволяет отсутствует уплотнение порошка в оболочполучать порошковую проволоку с высокой

15 ке, Проволока имеет также низкое качество структуры металла, характерную для литья плотностью порошкового сердечника из-эа невысокой плотйости засыпки порошка и удлинения оболочки в процессе волочения — внутренние и внешние дефекты (окисле-. или прокатки. Способ не обеспечивает так- ние металла, воздушные раковины, утяжиже высокой производительности процесса ны, высокую шероховатость поверхности, 20 вызванную налипанием металла оболочки иэ-за ограниченной степени обжатия при

Йа стенки контейнера). Кроме того. расплав-. ленный металл оболочки, проникая в межчастичное пространство порошка, снижает качество проволоки. многократном волочении или.прокатке, так как при волочении стейень обжатия за йро. ход ограничена прочностью материала оболочки выходящего конца проволоки, а при

25 прокатке — величйной угла захвата. Кроме того, при прокатке понижена точность изделия. Известно устройство для экструдироваНаиболее близким к предлагаемому изоб ретению по технической сущности и достигаемому результату является уСтройство. " ния порошковой проволоки, содержащее корпус, бункер для полимера и бункер для порошка, ступенчатый шнек с противопоiioxHiûìè винтовыми канавками, крышки с соосными формующими отверстиями, при этом между крышками образована полость, для непрерывного прессования порошков, 30 включающее матрицу, установленйую с воз-. можностью вращения вокруг своей оси, и пуансон, нижний торец которого выполнен. в виде заклинивающей поверхности с началом и концом, сходящимся по радиусу, при35 чем в пуансоне выполнен зазор по радиусу между концом и началом клиновой поверхности для подачи порошка.

Однако устройство не позволяет изго тавливатьдлинномерные порошковые издесоединенная с винтовой канавкой шнека меньшего диаметра. °

Однако устройство позволяет изрттавливать порошковую проволоку только из плэстифицируемых порошков, Это вызвано 40 лия в металлической оболочке, в том числе и порошковую проволоку, Устройство не обеспечивает прочного сцепления слоев понеравномерностью течения слоев порошка в матрице, а также значительными силами трения. Кроме того в устройстве происходит загрязнение порошкового сердечника жидким полимером, что снижает качество проволоки. рошка между собой иэ-зэ малой площади контакта между слоями порошка, а также тем, что контактируемые поверхности слоев сглажены формующей клиновой поверхно45

Изобретение относится к"порошковой Наиболее близким к предлагаемому металлургии, в частности, к технологии из- изобретению по технической сущности и доготовления порошковой проволоки, стигаемому результату является способ изИзвестен способ. изготовлейия порош- "готовления порошковой проволоки ковой проволоки, включающий многократ- 5 .неограниченной длины, включающий не- .

1780925 ковую проволоку неограниченной длины с высокой плотностью порошкового сердечника.

Использование при формовании обо5 лочки проволочной заготовки, имеющей более высокую чистоту поверхности, чем, Поставленная цель достигается тем, что например, гранулы, позволяет надежно очив известном способе, включающем нагрев и: непрерывное формовэние металлургической оболочки, заполнение оболочки по- 1р рошком, для формования оболочки . используют проволочную заготовку, при этом проволочную заготовку подают и сворачивают в цилиндрическую спираль, одно-.: временно нагревая до температуры горячей прессовой сварки металла, формование оболочки осуществляют прессованием спи-:: рали, при этом в процессе прессования на . внутренней поверхности оболочки формуют . приблизить форму проволочной заготовки к форме оболочки неограниченной длины концентричные винтовые канавки, а поро-,20 шок в процессе заполнения непрерывно уп-; .Снижение температуры нагрева до темлотняют с одновременным сдвигом частиц пературы горячей прессовой сварки с вакупорошка. умированйем области сварки позволяет

Устройство для изготовления порошко- устранить образование окйслов при нагреве и загрязнение ими металла оболочки и повой проволоки, включающее матрицу, уста25 рошка.

Формование оболочки прессованием новленную с возможностью вращения вокруг своей оси, привод вращения матрицилиндрической спирали позволяет изготавливать оболочку горячей обработкой дэвцы и пуансон, нижний торец которого имеет винтовую поверхность и сквозную полость для подачи порошка, оно снабжено установлением. что дает возможность по

30 ленной на верхнем торце матрицы йаправляющей цтулкой с боковым отверстием и направляющей винтовой канавкой, коаксисравнению с литьем под давлением, улучшить свойства металла — получать равноосные зерна необходимых . размеров, уплотнять металл, особенно в условиях схеально матрице с зазором,по отношению к ней между верхней частью пуансона и стен ками матрицы установлен с возможностью одновременного с матрицей вращения floлый ротор с рифлениями на внешней поверхности для захвата заготовки, пуансон.в

35 мы всестороннего сжатия, улучшать прочностные и пластические свойства металла за счет усиления связей между эерйэми, а также получать тонкостенные оболочки.

Формование на внутренней поверхнонижней части выполнен коническим с боль40 сти оболочки концентричных винтовых кашим основанием у торца, боковая поверхность конической части его выполнена навок позволяет создать высокое гидростатическое давление в металле оборезьбовой; а торцовая поверхность- в виде конуса с размещенными по длине образуюлочки при ее прессовании в коническом зазоре, способствующее схватыванию поверхностей витков. Реэьбовые канавки на щей с равномерным шагом выступами в ви45 конической поверхности пуансона способствуют подаче проволочной спирали в конический зазор, улучшают сцепление оболочки и порошкового сердечника прово- де концентричных оси пуансона участков, периодически смещенных по радиусу пуансонэ на. половину шага. При этом пуансон установлен в матрице с зазором .

Устройство отличается также тем, что на входе в направляющую установлено уплотнение, а зазор между матрицей и полым ротором подсоединен к вакуумному насосу.

Еще устройство отличается тем, что локи, увеллчивэloT их площадь контакта

Уплотнение порошка в процессе заполнения оболочки позволяет увеличить высокое содержание порошка в проволоке, получать порошковую проволоку с высокой профиль выступов выполнен или треугollbплотностью сердечника, Усилие, приклады55 ным, или трапецеидэльным, или полукруг-.. лым.

Непрерывные процессы изготовления ваемое к порошку при уплотнении. является общим усилием прессования порошковой проволоки. оболочки иэ монопроволоки и прессования порошка позволяют изготавливать порошСдвиг порошка в процессе уплотнения позволяет создать в нем сдвиговые дефорстью пуансона, что снижает качество изделия, Целью изобретения является повышение качества за счет улучшения микроструктуры металла оболочки и повышения плотности. щать ее поверхность от окислов, что улучшает условия для горячей прессовой сварки металла, Наиболее эффективным профилем проволочной заготовки является прямоугольный (квадратный),.так как он обесйечивает наибольший объем заполнения зазора между матрицей и полым ротором и наибольшую площадь контакта между витками проволочной заготовки.

Свернутая в бесконечную спираль проволочная заготовка позволяет максимально

1780925 мации, что снижает усилие прессования по.рошка, повышает его плотность, так как порошок втирается в межчастичное пространство. При сдвиговых деформациях происходит срыв с поверхности частиц порошка окисных пленок. что способствует их схватыванию, т,е. улучшается качество порошковой проволоки, 1

Коническая винтовая поверхность нижнего торца пуансона увелИчивает площадь контакта между слоями порошка и увеличивает тем самым прочность сцепления слоев, Выступы на конической винтовой hOверхности пуансона, периодически смещенные-йа половину шага относительно оси пуансона, при вращении матрицы разрушают сглаженную винтовой поверхностью пуансона поверхность порошка, способствуя тем самым более прочному сцеплению слоев порошка, Участки выступов создают в порошке сдвиговые деформации, перемещая слои порошка, прилегающие к пуансону, в пустоты, образовавшиеся в порошке. при перемещении предыдущих участков выступов.

Для создания высокого гидростатического давления в металле при формовании оболочки, боковая поверхность пуансона выполйена конической с большим основанием, прилегающим к нижнему торцу, На фиг.1 показан общий вид устройства, вид сверху; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — намотка проволочной заготовки в спираль; на фиг,4 — вид на нижний торец пуансона.

Устройство состоит из матрицы 1, полого ротора 2, установленных с возможностью вращения в одном направлении, приводов вращения 3 и 4 матрицы и полого ротора, пуансона 5, направляющей 6 с винтовой канавкой 7 и нагревателя 8. В матрице 1 выполнена коническая полость 9, Ротор 2 установлен концентрично оси матрицы 1 с зазором, обеспечивающим обжатие проволочной заготовки, достаточное для преодоления сил трения в винтовой канавке 7 направляющей 6. На боковой поверхности ротора 2 выполнены прямые рифления.

Нижний торец пуансона 5 выполнен в виде конической винтовой самотормозящей поверхности 10, на которой с равным шагом на длине образующей размещены выступы 11.

Участки выступов периодически смещены на половину шага относительно оси пуансона, Профиль выступов — треугольный, трапецеидальный или полукруглый. Боковая поверхность 12 пуансона 5, прилегающая к его нижнему торцу, выполнена конической с конусностью, обратной направлению прессования. На поверхности 12 выполнена

15 горячей прессовой сварки и поступает в ко20. ническую полость, где захватывается резь30

40 вые деформации

50 резьба. В пуансоне 5 выполнен продольный паз между началом и концом конической винтовой поверхности 10 для подачи порошка. На входе в направляющую бустановлено уплотнение 13, а зазор между матрицей 1 и ротором 2 подсоединен переходником 14 к вакуумному насосу.

Устройство работает следующим образом. . В уплотнение 13 подают заостренным концом проволочную заготовку неограниченной длины до захвата ее рифлениями вращающегося полого ротора 2. При перемещении по винтовой канавке 7 направляющей 6 проволочная заготовка сворачивается в спираль, которая перемещается в направлении прессования. Спираль в процессе перемещения нагревается до температуры бой боковой поверхности 12 пуансона 5 и прессуется в бесконечную оболочку с формованием на ее внутренней поверхности концентричных винтовых канавок, В калибрующей части полости 9 в передний конец оболочки вворачивают резьбовую заглушку, после чего в продольный паз пуансона 5 подают порошок, который уплотняется конической винтовой самотормозящей поверхностью 10, при этом возникает усилие прессования. порошковой проволоки. При вращении матрицы 1 вращается порошок, при этом смещенные на половину шага выступы 11 разрушают сглаженную винтовой поверхностью 10 поверхность порошка.:

Слой порошка, прилегающий к конической винтовой поверхности 10, периодически смещается выступами 11 вдоль образующей поверхности во взаимопротивоположных направлениях, вызывая в порошке сдвигоПример 1. Изготавливали порошковую проволоку диаметром 5 мм. состоящую из алюминиевой оболочки марки АМц с толщиной стенки 0,5 мм и сердечника — порошка ниобия марки ПНП-1 относительной плотностью 0,8 и размером частиц меньше

40 мкм. Заостренный конец проволочной заготовки поперечным сечением 2х3 мм поступал в уплотнительную волоку и захватывался рифлениями боковой поверхности полого ротора, а в последующем поверхностью матрицы, вращающимися по ходу вращения часовой стрелки со скоростью 120 об/мин, при этом зазор между матрицей и ротором составлял 1,8 мм. Проволочная заготовка в уплотнительной волоке обжималась на 4%, после чего сворачивалась в бесконечную спираль наружным диаметром

16 мм, нагревалась до температуры горячей

1780925

10

20

30

50

55 прессовой сварки 460 С и сваривалась в коническом зазоре в бесконечную оболочку наружным диаметром 16 мм, толщиной стенки 0,5 мм с одновременным формованием на ее внутренней поверхности винтовых канавок глубиной 0,12 мм. Скорость истечения оболочки составляла 0,025 м/сек. После установки в передний конец оболочки резьбовой заглушки подавался порошок в количестве 26,5 г/сек, Порошок непрерывно уплотнялся пуансоном, нижний торец которого выполнен с углом наклона образующей конической винтовой поверхности к оси пуансона 70". Профиль выступов имел треугольную форму высотой 0,7 мм, Шаг между выступами равен 2,5 мм, На продольном шлифе порошковой проволоки отсутствова.ла граница раздела между слоями порошка, а измеНение плотности порошка по диаметру порошкового сердечника не превышала

3%. Предел прочности на разрыв металла оболочки вдоль оси проволоки составлял 0,9 предела прочности на разрыв образца оболочки, изготовленного поперек оси проволоки. Колебание диаметра проволоки по длине не превышало третьего класса точности, а шероховатость поверхности — не ниже шестого класса, что соответствовало техническим условиям.

Проволока иэ вышеуказанных материалов диаметром 5 мм, изготовленная известным способом, имела минимальную толщину стенки оболочки 1.4 мм и максимальную относит. плотность порошка 0,54, что не соответствовало техническим условиям, B оболочке проволоки выявлены воздушные раковины и утяжины, металл оболочки имел крупнозернистую структуру.

Кроме того, порошок, прилегающий к межслойной границе на глубину 1,2 мм был пропитан расплавленным металлом оболочки, что недопустимо по техническим условиям.

Пример 2. Изготавливали порошковую проволоку диаметром 8 мм, состоящую из алюминиевой оболочки марки АД1 с толщиной стенки 9,8 мм и сердечника — порошка титана марки ТПАТ относительной плотностью 0,85 и размером частиц -60+ 40 мкм, Заостренный конец проволочной заготовки диаметром 3,0 мм поступал в уплотнительную волоку и захватывался рифлениями боковой поверхности полого ротора, а в последующем поверхностью матрицы, вращающимися по ходу вращения часовой стрелки со скоростью 30 об/мин, при этом зазор между матрицей и ротором составлял

2,65 мм. Проволочная заготовка в уплотнительной волоке обжималась íà 4%, после чего сворачивалась в бесконечную спираль наружным диаметром 25 мм, нагревалась до температуры горячей прессовой сварки

480 С и сваривалась в коническом зазоре в бесконечную оболочку наружным диаметром 25 мм и толщиной стенки О,S мм с одновременным формованием на ее внутренней поверхности винтовых канавок глубиной

0,25 мм, Скорость истечения оболочки составляла 0,045 м/сек.

После установки в передний конец оболочки резьбовой заглушки подавался порошок в количестве 66 r/ñåê. Порошок непрерывно уплотнялся пуансоном, нижний торец которого выполнен с углом наклона образующей конической винтовой поверхности к оси пунасона 76 . Профиль высту-. пов имел трапецеидальную форму высотой

1 мм. Шаг.между выступами равен 3,0 мм.

На продольном шлифе порошковой проволоки отсутствовала граница раздела между слоями порошка, а изменение плотности по- . рошка по диаметру порошкового сердечника не превышала 2,1%. Предел прочности на разрыв оболочки вдоль оси проволоки составлял 0,96 предела прочности на разрыв образца оболочки, изготовленного поперек образующей, Колебание диаметра и роволоки по длине не превышало третьего класса точности, а шероховатость поверхности — не ниже шестого класса. что соответствовало техническим условиям, Проволока из вышеуказанных материалов диаметром 8 мм, изготовленная известным способом, имела минимальную толщину стенки оболочки 1,8 мм и максимальную относительную плотность порош ка 0,46, что не соответствовало техническим условиям, В оболочке проволоки выявлены воздушные раковины и утяжины, при этом металл оболочки содержал окислы и имел крупнозернистую структуру. Кроме того, порошок, прилегающий к межслойной границе, на глубину 1,7 мм был пропитан расплавленным металлом оболочки, что недопустимо по техническим условиям.

Технико-экономическая эффективность способа и устройства для изготовления порошковой проволоки состоит в расширении технологических воэможностей способа и. улучшении качества проволоки эа счет снижения температуры нагрева оболочки при е» формовании до температуры горячей прессовой сварки и применения в процессе формоэания оболочки прессования, увеличения межслойного трения, уплотнения порошка в процессе заполнения с передачей усилия прессования проволоки через уплотненный порошок.

Формула изобретения

1. Способ изготовления порошковой проволоки, преимущественно с тонкостен1780925

12 ной оболочкой, включающий непрерывное рифлениями на внешней поверхности для горячее формование металлической оболоч- захвата заготовки, размещенным между ки и заполнение ее порошком, о т л и ч а ю- верхней частью пуансона и стенками матришийся тем, что, с целью повышения . цы с зазором по отношению к матрице и качествазасчетулучшениямакроструктуры 5 установленным с возможностью однонапметалла оболочки и повышения плотности равленного с матрицей вращения, пуансон порошка, оболочку изготавливают путем в нижней "части выполнен коническим с подачи проволочной заготбвки,"сворачива- большим основанием у торца, боковая пония"ее в цилиндрическую спираль с одно- верхность конической части его выполнена времейным йагревом до температуры 10 резьбовой, а торцовая.поверхность выполгорячей прессовой сварки металла, ее:прес- нена в вйде конуса с размещенными подлисованиемиформованиемнавнутренне- не образующей с равномерным шагом верхности оболочки винтовой канавки, а ": выступами в виде концентричных оси пуанзаполнение оболочки порошком осуществ- сана участков; периодически смещенных по ляют с его уплотнением и сдвиговыми де- 15 радиусу пуансона на половину шага, при формациями ..:: . ::- .:: : этом пуансон установлен в матрице с зазо2. Устройство для изготовления порош-": ром.. ковой гфоволЖи,:преимущеСтвенно с тон- 3; Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е екостенной оболочкой, включающее матрицу с я тем, что в отверстии для ввода IlpoB0c приводом вращения и пуансон, выполнен-" 20 лочной заготовки установлено уплотнение, ный со сквозйой:полостью для подачи по- " а зазор между матрицей и полым ротором ройка, нижний торец. которого имеет . соединен с вакуумным насосом. винтовую поверхность,:о т л и ч а ю щ е е с я 4, Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ e етем, что, c целью повышения качества за : ".- с я тем, что профиль выступов выполнен счет улучшения макроструктуры"металла 25 треугольным.. оболочки и повышения плотности порошка, 5. Устройство по п.2, о т л и ч à ю щ e еоно"снабжено усгановленной на верхнем .- с я: тем, что профиль выступов выполнен торце матрицы втулкой с боковым отверсти- трапецеидальным. ем и направляющей винтовой: канавкой со- 6. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е еответственно для ввода и подачи в матрицу 30 с я тем, что профиль выступов выполнен проволочкой заготовки, полым ротором с полукруглым.

I3

Составитель А.Думчев

Редактор М.Васильева Техред M.Ìîðãåíòàë " . Корректор . О.Густи

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", г. Ужгород, ул Гагарина, 101.