Устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных труб из порошка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s >s В 22 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4883222/02 (22) 19,10,90 (46) 15.01.93. Бюл. ¹ 2 (71) Белорусский политехнический институт (72) Е,Б.Ложечников, А,B.Òîëñòèê и

Ю.Л Ясинский (56) Авторское свидетельство СССР

N 1344515, кл. В 22 F 3/20. 1985.

Лажечников E.Á. и др. Дискретно-непрерывное выдавливанио заготовок из порошка. Металлургия, вып. 24, Минск, Высшая школа, 1990. с, 109-112, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНО-Н ЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ТРУБ ИЗ ПОРОШКА (57) Сущность . при рабочем ходе пуансона 2 порошок уплотняется в контейнере 1 и по Ж 1787689 А1 каналу поступает в полость матрицы на периферию ее наибольшего поперечного сечения на уровне оси оправочного стержня 5.

При этом происходит поворот матрицы и оправочного стержня вокруг осей вращения в подшипниках 4 и 6 на некоторый угол, соответствующий объему поступления предварительно уплотненного в контейнере порошка за цикл прессования. При повторных циклах загрузки порошка в контейнер, его уплотнении и выдавливании в полость матрицы происходит последовательное"заполнение полости матрицы равномерно по ее поперечному сечению и далее обжатие однородной массы порошка при прохождении его через коническую матрицу в длинномерную трубу с равномерным распределением плотности. 1 ил.

1787689

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам, обеспечивающим получение труб иэ порошка.

Известно устройство для формования труб из порошковых материалов, содержащее пуансон, матрицу, в верхней части которой и соосно с ней расположена вставка, имеющая полость. с расходящимися от ее оси кана4ами и оправочный стержень, закрепленный, s нижней части вставки, Благодаря наличию вставки происходит предварительное уплотнение в ней порошка. который при выдавливании в полость матрицы через расходящиеся каналы разделяется на потоки, переформировываемые в полости матрицы по мере поступления новых порций порошка в контейнер в длинномерную трубу.. Недостатком описанного устройства является невозможность получения труб неограниченной длины, а следовательно, и невозможность включения указанного устройства B непрерывный автоматизированный процесс производства изделий иэ порошка, который включал бы не только формование, но и их спекание.

Невозможность получения труб неограниченной длины при использовании данного устройства обусловлена вертикальным направлением формования и выхода изделия, а в этом направлении, как известно, универсальное прессовое оборудование обеспечивает возможность получения изделий ограниченной длины, зависящей от размеров и конструктивных особенностей применяемого оборудования и способа его установки (например, над ямой и т,д.).

Известны также устройства для экструдирования длинномерных изделий из порошка при помощи шнекового механизма (авт.св, 1053968, авт.св, 1134295, кл. B 22 F

3/20). Данные устройства позволяют получать трубы неограниченной длины, по"скольку направление оси зкструдирующего шнека может быть горизонтальным. Однако получаемые изделия имеют низкое качество. обусловленное колебаниями плотности, а следовательно; и прочности по их длийе в результате особенностей экструзии порошка шнеком, При экструзии порошка шнеком иэделие формируется осевым сжатием уплотняемого и перемещаемого в матрице порошка в виде спирали, соответствующей форме канавки шнека, что и приводит к анизотропии свойств из-эа образования винтовой поверхности. разделяющей витки уплотненного порошка и обуславливая появление.нинтообразных трещин в изделии после спекания. Кроме того, шнековым механизмом невозможно создать усилие, которого в матрице расположено на уровне

55 ее оси, при этом матрица и оправочный стержень установлены с воэможностью вращения, Благодаря наличию в контейнере канала с выходным отверстием, располагаемым в матрице на уровне ее оси, и установке

50 обеспечивающее высокую плотность заготовки, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных изделий из порошка (Е.Б.Ложечников и др. Дискретно-непрерывное выдавливание заготовок из порошка, Металлургия, вып.24, Минск, Высшая школа, 09.1990, с. 109 — 112), содержащее контейнер, пуансоны, матрицу с конической рабочей поверхностью и соосно установленным в ней оправочным стержнем перпендикулярно оси пуансона.

Благодаря расположению оси рабочей поверхности матрицы в горизонтальном направлении достигается возможность формования труб из порошка неограниченной длины

Однако данное устройство не позволяет получать длинномерные изделия с равномерным распределением плотности в поперечном сечении — плотность слоев порошка, формируемых в подпуансонной области (в месте выхода полости контейнера в полость матрицы), выше плотности диаметрально расположенных слоев порошка вследствие падения давления при уплотнении порошкового материала с давлением от торца пуансона, характерное для одностороннего прессования по известной экспоненциальной зависимости {Жданович Г.M.Òåîðèÿ прессования металлических порошков, — М., Металлургия, 1969 — 264 с), что и обуславливает неравномерную усадку иэделий при спекании, искажающую форму и размеры, и появление в них поперечных трещин.

Цель изобретения — улучшение качества труб за счет повышения равномерности распределения плотности в их поперечном сечении.

Поставлейная цель достигается тем, что в известном устройстве для дискретно-непрерывного формования длинномерных изделий иэ порошка, содержащем контейнер с пуансоном, матрицу с конической рабочей поверхностью и соосно установленным в ней перпендикулярно пуансону оправочным стержнем, торцевая поверхность матрицы сопряжена с боковой поверхностью контейнера, а его полость соединена с полостью матрицы каналом, выходное отверстие

1787689

30

40

50

55 матрицы и оправочного стержня с возможностью вращения достигается получение длинномерных труб неограниченной длины с равномерным распределением плотности вследствие поступления порошка из контейнера в полость матрицы, таким образом, что каждый цикл прессования приводит к повороту матрицы и оправочного стержня на угол, соответствующий объему загружаемогь в контейнер порошка, что, в свою очередь, приводит к последовательному заполнению полости матрицы порошком, уплотненным до одной и той же степени, равномерно по всему ее поперечному сечению.

Предлагаемое устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных изделий из порошка поясняется чертежом, на котором схематично показан

его общий вид.

Устройство состоит из контейнера 1 с каналом, пуансона 2, матрицы 3, установленной в подшипниках 4 к боковой поверхности контейнера 1 и оправочного стержня

5, установленного в подшипниках 6 соосно матрице 3 и перпендикулярно пуансону 2.

Выходное отверстие канала контейнера располагается в матрице на уровне ее оси, Угол наклона канала к оси контейнера (оси пуансона) и его длина, лимитируемые прочностью стенок контейнера, должны быть минимальными, Увеличение этих величин приводит к возрастанию усилия выдавливания предварительно уплотненного в контейнере порошка в полость матрицы вследствие дополнительных затрат энергии на преодоление контактного и межчэстичного трения в порошке при изменении направления его течения при переходе иэ полости контейнера в канал.

Устройство работает следующим образом.

При рабочем ходе пуансона 2 порошок уплотйяется в контейнере 1 и по каналу поступает в полость матрицы на периферию ее наибольшего поперечного сечения нэ уровне оси оправочного стержня 5. При этом происходит поворот матрицы и оправочного стержня вокруг осей вращения в подшипниках 4 и 6 на некоторый угол, соответствующий обьему поступления предварительно уплотненного в контейнере порошка за цикл прессования. При повторных циклах загрузки порошка в контейнер, его уплотнении и выравнивании в полость матрицы происходит последовательное заполнение полости матрицы равномерно по ее поперечному сечению и далее обжатие однородной массы порошка при прохождении его через коническую матрицу в длин номерную трубу с рэвномерньил распределением.

Пример. В предлагаемом устройстве, установленном на гидравлическом прессе усилием 2000 кН, производили прессование порошка БК 2о (карбид вольфрама — 80%, остальное — кобальт) с добавлением парафина (10% и 6% по массе) в качестве пластификатора.

Основные размеры пресс-формы: диаметр калибрующей части матрицы О, = 50 мм, диаметр калибрующей части оправочного стержня 0 = 2, мм, максимальный диаметр матрицы 0 = 72 мм, диаметр пуансона

dn = 15 мм, угол конусности рабочей поверхности матрицы а= 10О, диаметр канала контейнера dg = 15 мм, угол наклона канала к оси контейнера (оси пуансона) 45, а его длина — 40 мм.

В неустановившейся фазе процесса прессования при заполнении матрицы порошком усилие прессования постепенно возрастало и достигло 70 кН в установившейся фазе процесса при выдавливании трубной заготовки диаметром 50 мм с отверстием 20 мм при содержании 10% парафина в смеси и 190 кН вЂ” при 6% парафина.

Путем многократного повторения циклов прессования в предлагаемом устройстве были получены трубные заготовки длиной до 2000 мм. Полученные заготовки имели гладкую, бездефектную внутреннюю и наружную поверхности, Спекание заготовок длиной 500 мм производили по обычному для твердого сплава режиму (B атмосфере остросушенного водорода). Спеченные заготовки имели гладкую цилиндрическую поверхность без трещин и других видимых дефектов, Искривление оси заготовок не наблюдалось. . Для получения заготовок аналогичных размеров с помощью известного устройства (прототип) использовали пресс-форму с размерами диаметров рабочей поверхности матрицы, пуансона и оправочного стержня предлагаемого устройства.

Прессование осуществляли нэ том же гидравлическом прессе последовательной засыпкой порций порошка в контейнер и последующим включением хода пресса, При усилии 75 кН происходйло выдавливание трубной заготовки с наружным диаметром 50 мм, внутренним — 20 мм из порошка ВК-20 с 10% парафина по массе.

Заготовки, длиной до 1500 мм не имели видимых дефектов. После спекания заготовки, длиной 500 мм. имели гладкую цилиндрическую поверхность, без трещин. Однако оказались искривленными по оси — в слоях трубной заготовки, расположенных диамет1787689

7 счет равномерного распределения плотности.

Составитель А.Думчев

Редактор Техред M,Mîðãåíòàë Корректор 3,Лончакова

Заказ 33 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государс1венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издатепьский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 рально пуансону произошла большая усадка материала при спекании в связи с пониженной первоначальной плотностью, При спекании в жесткой оболочке, предотвращающей изгиб заготовки, на поверх.ности последней образовались поперечные трещины, При использовании данного устройства для формования:трубных заготовок из порошка ВК-20 с 6Я, парафина получить бездефектные заготовки не удалось. При выходе из калибрующей части матрицы на поверхности трубной заготовки образовывались кольцевые трещины вследствие возросшего градиента плотности в ее поперечном сечении.

Как видно из приведенного примера, применение предлагаемого устройства обеспечивает дискретно-непрерывное формование длинномерных труб неограниченной длины, имеющих хорошее качество за

Формула изобретения

5 Устройство для дискретно-непрерывного формования длинномерных труб из порошка, содержащее контейнер с пуансоном, матрицу с конической рабочей поверхностью и соосно установленным в

10 ней перпендикулярно пуансону справочным стержнем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества труб за счет повышения равномерности распределения плотности в их поперечном сечении, торце15 вая поверхность матрицы сопряжена с боковой поверхностью контейнера, их полости соединены каналом, выходное отверстие которого в матрице расположено на уровне ее оси, при этом матрица и оправочный

20 стержень установлены с возможностью вращения.