Устройство для непрерывного прессования изделий из горячих пластифицированных порошков

 

Сущность: формующему элементу 4 сообщают крутящий момент М_кр и в загрузочный патрубок подают горячую массу, которая проталкивается гильзой 19 вдоль оси цилиндра узла 18 и центрального патрубка, распределяясь во все остальные патрубки. Поочередно происходит загрузка всех узлов 10, после чего масса захватывается витками экструдера 23 и подается через зазор 8 в камеру 24, откуда масса перемещается параллельно клиновой поверхности 5 по радиусу при закрытом выходе мундштука 2, заполняет объем зоны деформации и калибра в мундштуке 2, где происходит уплотнение массы. Далее уплотненная масса охлаждается и разрезается на заготовки. В устройстве обеспечивается регулирование плотности прессуемых изделий. 9 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройству для непрерывного прессования изделий из порошков.

Цель изобретения регулирование платности изделий и повышение надежности работы.

Цель достигается тем, что известное устройство снабжено датчиком электросопротивления и фиксаторами, мундштук выполнен составным из двух частей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения относительно его неподвижной части и выполнена с гильзой, расположенной соосно в калибре неподвижной части, при этом датчик расположен на подвижной части мундштука, фиксаторы на неподвижной части, подвижная и неподвижная части соединены гидроцилиндрами и направляющими, установленными на подвижной части и в фиксаторах, а внутренняя кромка гильзы со стороны матрицы выполнена конической.

На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 схема выполнения шарового пояса выпуклым; на фиг. 5 вид по стрелке В на фиг.1; на фиг.6 сечение по Г-Г на фиг.5; на фиг.7 сечение Д-Д на фиг.6; на фиг.8 сечение Е-Е на фиг.1; на фиг. 9 сечение М-М на фиг.1.

Устройство для непрерывного прессования порошков содержит матрицы 1 с мундштуком 2, дополнительную секцию 3 с внутренней полостью в виде шарового пояса, размещенную между матрицей 1 и мундштуком 2, и формующий элемент (пуансон) 4, торец которого выполнен в виде клиновой поверхности 5 с началом 6, концом 7 и зазором 8 между ними.

Диаметр калибра мундштука 2 по отношению к внутреннему диаметру матрицы 1 выполнен с соотношением Д_калиб/Д_вн.мат. 0,5-1,2.

Матрица 1 выполнена с отверстиями 9 и снабжена узлами 10 периодической подачи порошковой массы, размещенными по ее боковой поверхности радиально в вертикальной плоскости.

Узлы 10 выполнены в виде цилиндров с пуансонами внутри. Пуансоны выполнены в виде гильз 11 и закреплены основанием к гидроцилиндрам 12. Гидроцилиндры 12 расположены в полости гильз 11 и закреплены штоками 13 в вершине цилиндров узлов 10 (в гайках 14 с отверстиями 15). На боковой поверхности узлы 10 выполнены с отверстиями 16. К отверстиям 16 присоединены патрубки 17. Одним концом патрубки 17 закреплены к цилиндрам узлов 10, другим друг к другу. Центральный патрубок 17 снабжен дополнительным узлом 18 подачи массы. Узел 18 состоит также из цилиндра, гильзы 19, гидроцилиндра 20 и загрузочного патрубка 21.

Формующий элемент (пуансон) 4 выполнен с возможностью вращательного движения в корпусе подшипников (крышка 22) и снабжен на боковой поверхности экструдером 23, выход которого соединен с зазором 8 с камерой 24, образованной скосом 25. Для создания крутящего момента М_кр. на формующем элементе 4 последний снабжен зубчатым колесом (не показано).

Дополнительная секция 3 снабжена прорезями 26, расположенными радиально и параллельно оси устройства. В эти прорези 26 установлены направляющие ножи 27, которые закреплены в секции 3 шпильками 28 и гайками 29 через пружины 30 с возможностью поступательного перемещения в этих шпильках 28 и прорезях 26. Шаровой пояс секции 3 может быть выполнен вогнутым 31 (фиг.1) при Д_калиб./Д_мат. < 1 или выпуклым 32 (фиг.4) при Д_калиб./Д_вн.мат. > 1.

Мундштук 2 на выходе калибра в торце снабжен цилиндрической полостью 33 и платформой 34. Платформа 34 своей ступицей 35 расположена в полости 33 с возможностью поступательного перемещения вдоль калибра (по скользящей). Она зафиксирована к мундштуку 2 винтами 26 через пружину 37 и снабжена масловыделяющим уплотнением 38 на ступице 35 и центральным отверстием 39, соосным калибру. В центре, противоположно ступице 35, платформа 34 снабжена полыми фланцами, внутренним 40 и внешним 41, закрепленными к телу платформы 34, а в верхней части выступом 42, соединенным с внешним 41 фланцем и карманом 43. Внутренний 40 и внешний фланец 41 выполнены с проточками (не указаны) в сторону кармана 43 (фиг.6, фиг.7) и отверстиями 44, 45 соответственно, соосными с центральным отверстием 39. Между фланцами 40 и 41 и платформой 34 расположена овальная плита 46 с зубчатым хвостовиком 47, установленным на валу 48 с возможностью углового перемещения этой плиты 46 в сторону проточек фланцем 40 и 41 и кармана 43 относительно вала 48, закрепленного в платформе 34. Зубчатый хвостовик 47 овальной плиты 46 соединен с шестерней 49, установленной с возможностью поворота на платформе 34 посредством вала 50 между фланцами 40 и 41.

Внешний 41 фланец снабжен трубой 51 со штуцерами 52, установленными на боковой поверхности. Труба 51 соосна внешнему 41 фланцу, закреплена к нему через кольцо (не указано) и снабжена на выходе другим кольцом 53, установленным внутри трубы 51. К этому кольцу 53 с обеих сторон установлены эластичные мембраны 54, имеющие центральные отверстия 55. Сердечник этих отверстий 55 выполнен меньшим сечения калибра в 1,11-1,15 раза. Внутренний 40 фланец снабжен станиной 56, закрепленной в нижней его части, противоположно проточке к отверстию 44. Станина 56 размещена вовнутрь трубы 51 и выполнена в поперечном сечении на 0,55-0,65 части меньше сечения отверстия 39 платформы 34 (фиг. 7). При этом внутренняя боковая поверхность станины 56 совпадает с аналогичной поверхностью этого отверстия 39. Овальная плита 46 снабжена режущей кромкой 57, выполненной на ней в сторону станины 56 по ее форме, и скошена под углом, меньшим 5-15^o. Кроме того, для фиксации винтов 36 в платформе 34 последние снабжены шайбами 58 и шплинтами 59. Матрица 1, мундштук 2, дополнительная секция 3, цилиндры узлов 10, патрубки 17, цилиндр дополнительного узла 18 и загрузочный патрубок 21 снабжены термоэлектрическими нагревателями (не показаны).

Кроме того, мундштук 2 выполнен составным и снабжен на основании фиксаторами, состоящими из полой втулки 60, расположенной параллельно оси устройства, и электромагнита 51 со штоком 62. Шток 62 входит в отверстие 63 втулки 60. Для возврата штока 62 в исходное положение электромагнит снабжен пружиной 64. На торце мундштука 2 снабжен калибрующей гильзой 65, расположенной соосно в калибре с возможностью осевого перемещения, и датчиком электросопротивления 66, установленным на боковой поверхности торца. Торец и основание мундштука 2 соединены гидроцилиндрами 67 и направляющими 68 с отверстиями 69. Направляющие 68 установлены в теле торца мундштука 2 и в полых втулках 60 фиксаторов. Штоки 62 входят также в отверстия 69 направляющих 68. Внутренняя кромка калибрующей гильзы 65 со стороны матрицы 1 выполнена в виде конуса 70. Электромагниты 61 фиксаторов, гидроцилиндры 67 и датчик электросопротивления 66 соединены с системой управления.

Устройство работает следующим образом.

От привода (не показано) формующему элементу 4 сообщают крутящий момент М_кр и в загрузочный патрубок подают горячую массу. Пластифицированная порошковая масса, поступая в цилиндр узла 18, проталкивается возвратно-поступательным движением гильзы 19 вдоль оси цилиндра узла 18 и центрального патрубка 17, распределяясь во все остальные патрубки 17. В центральном узле 10 (фиг.2) 11 находится в крайнем верхнем положении и отверстие 16 открыто, поэтому масса из центрального патрубка 17 поступает в полость цилиндра центрального узла 10, загружая его. В левом узле 10 происходит выдавливание массы из полости цилиндра в матрицу 1 через левое отверстие 9, при этом отверстие 16 левого узла 10 перекрыто гильзой 11, а в правом узле 10 гильза двигается вверх, но отверстие 16 также перекрыто гильзой 11. Поэтому из патрубков 17 масса выдавливается только через центральный патрубок 17 в полость центрального узла 10. После окончания загрузки центрального узла 10 гильза 11 этого узла 10 начинает двигаться из верхнего крайнего положения вниз, перекрывая отверстие 16, при этом одновременно гильза 11 узла 10 начинает открывать отверстие 16 правого узла 10 и масса из дополнительного узла 18 выдавливается через правый патрубок 17, отверстие 16 в полость правого узла 10. Перекрыв отверстие 16, гильза 11 центрального узла 10 начинает выдавливать массу из полости центрального цилиндра в матрицу 1 через центральное отверстие 9, при этом в левом узле 10 гильза 11, достигнув крайнего нижнего положения, начинает двигаться вверх, а в это время в правом узле 10 гильза 11 достигла крайнего верхнего положения. После загрузки правого узла 10 станет загружаться левый узел 10, а правый будет выдавливать массу в матрицу 1 и т.д.

Поочередно выдавливаемая масса из узлов 10 захватывается витками экструдера 23 и подается через зазор в камеру 24. Из камеры 24 масса перемещается параллельно клиновой поверхности 5 по радиусу и при закрытом выходе мундштука 2 овальной плиты 46 (фиг.6, 7) заполняет объем деформации и калибра в мундштуке 2, образуя сплошную массу с формуемой поверхностью. Происходит уплотнение массы за счет непрерывного вдавливания в формуемую поверхность малых объемов массы, поступающих под клиновую (формующую) поверхность 5 из камеры 24.

Непрерывно вдавливаемая масса формующей клиновой поверхности 5 в объеме массы, находящейся в зоне деформации и калибра мундштука, увеличивает плотность массы (исходная плотность) в объеме зон деформации и калибра, создавая давление А на клиновую поверхность 5 формующего элемента 4.

Клиновая поверхность 5 с таким же давлением Р давит на объем массы, находящейся в зоне деформации и калибра и при достижении давления подпора, равного А (0,8-0,95), выход мундштука 2 открывают, т.е. от привода (не показано) через вал 50 шестерне 49 сообщают крутящий момент. Шестерня 49, поворачиваясь вокруг своей оси, поворачивает овальную плиту 46, через зубчатые хвостовик 47. Плита 46 перемещается через прорези фланцев 40 и 41 в полость кармана 43 и открывает отверстие 39 платформы 34 (выход мундштука). Уплотненная масса непрерывно выходит по станине 56. Достигнув эластичных мембран 54, она выдавливается через их отверстия 55. В закрытую полость трубы 51 подается через один из штуцеров 52 охлаждающая жидкость (вода) или газ. Из другого штуцера 52 вода (газ) выходит. Уплотненная масса одновременно охлаждается и разрезается на заготовки. Разрезание уплотненной массы, имеющей форму калибра, осуществляется также овальной плитой 46 аналогично вышеописанному, только в обратной последовательности. В момент отрезания заготовки, когда плита 46 перекрывает и открывает отверстие 39, платформа 34 перемещается влево. После этого она возвращается вправо под действием усилия пружин 37. Этим достигается стабилизация плотности уплотненной массы (А 0,8-0,95)Р и непрерывность. При необходимости, например при увеличении исходной плотности в зоне деформации и калибра, что соответствует повышению плотности изделий, после разрезания уплотненной массы на заготовку (фиг.6) овальной плитой 46, ее удерживают в этом положении с заданной выдержкой времени.

Кроме того, при увеличении или уменьшении диаметра калибра мундштука 2, как и при формовании различной плотности заготовок, регулируется глубина ввода направляющих ножей 27 на секцию 3 в прорезях 26 путем соответственного поворота гаек 29 на шпильках 28.

Регулирование плотности формуемых заготовок осуществляется следующим образом.

Датчик электросопротивления 66 непрерывно контролирует электросопротивление формуемой массы в торце мундштука 2. Увеличение электросопротивления соответствует снижению плотности, а уменьшение - наоборот. Например, при увеличении электросопротивления (снижение плотности) снимаемый сигнал с датчика 66 преобразуется в системе управления и соответственно подается команда на фиксаторы и гидроцилиндры 67. Шток 62 выходит из отверстий 69, освобождая направляющие 68, и под действием гидроцилиндров 67 торец с калибрующей гильзой 65 перемещается влево (фиг.8). При этом увеличивается длина калибра и соответственно увеличивается сопротивление выдавливанию массы. Плотность массы при этом увеличивается. При достижении номинальной плотности (заданной) поступает команда из системы управления и штоки 62 фиксаторов фиксируют направляющие 68, а гидроцилиндры 67 отключаются.

При уменьшении электросопротивления (увеличение плотности) происходит все наоборот. После завершения формования заготовок торец с гильзой 65 отводится в исходное положение (фиг.8) и устройство отключается. При запуске устройства формование заготовок осуществляют при исходном положении торца с гильзой 65 (фиг.8). При установившемся режиме формирования торец с гильзой 65 отводится влево до заданного положения и начинается работа устройства.

Таким образом, применение в описанном устройстве конструктивных элементов перемещения торца мундштука и контроля электросопротивления и их взаимосвязь и расположение между собой, позволяет регулировать в процессе формования заготовок их плотность и исключить изменение ее по длине заготовок и повысить, тем самым, однородность физико-механических свойств. Кроме того, позволяет улучшить условия режима запуска в начальный момент работы устройства, т.е. снизить начальное сопротивление выдавливанию массы. Это способствует снижению пускового крутящего момента и уменьшению опасных напряжений в конструктивных элементах устройства. Перечисленные преимущества предлагаемого изобретения в совокупности позволяют регулировать плотность формуемых заготовок и улучшить условия запуска устройства. 1 2 3 4 5 6

Формула изобретения

Устройство для непрерывного прессования изделий из горячих пластифицированных порошков, преимущественно крупногабаритных, содержащее матрицу с мундштуком, выполненным с центральным отверстием на выходе в торце, дополнительную секцию, размещенную между ними и выполненную с внутренней полостью в виде шарового пояса с диаметрами оснований, соответствующими внутреннему диаметру матрицы и максимальному диаметру мундштука, пуансон, торец которого выполнен с клиновой поверхностью, узлы периодической подачи порошка, расположенные на боковой поверхности матрицы и выполненные в виде цилиндров с пуансонами, дополнительный узел подачи порошка, направляющие в виде ножей, размещенных параллельно оси устройства, расположенных в прорезях дополнительной секции, закрепленных шпильками и гайками через пружины и установленных с возможностью поступательного перемещения в прорезях, платформу, размещенную своей ступицей в отверстии мундштука с возможностью поступательного перемещения вдоль калибра мундштука, зафиксированную относительно него винтами через пружины, выполненную с отверстием, соосным калибру, и выполненную с валом и с выступом в верхней части, полые внешний фланец с трубой, соединенной с выступом карманом, и внутренний фланец со станиной, соосные калибру мундштука, прикрепленные к платформе со стороны, противоположной ступице, и выполненные с проточками в сторону кармана, овальную плиту, установленную между платформой с фланцами с возможностью углового перемещения в сторону проточек и кармана, выполненную с режущей кромкой и с хвостовиком, установленным на валу платформы и соединенным с приводной шестерней, установленной на платформе между фланцами с возможностью углового перемещения, отличающееся тем, что, с целью регулирования плотности изделий и повышения надежности работы, оно снабжено датчиком электросопротивления и фиксаторами, мундштук выполнен составным из двух частей, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения относительно его неподвижной части и выполнена с гильзой, расположенной соосно в калибре неподвижной части, при этом датчик расположен на подвижной части мундштука, фиксаторы на неподвижной части, подвижная и неподвижная части соединены гидроцилиндрами и направляющими, установленными на подвижной части и в фиксаторах, а внутренняя кромка гильзы со стороны матрицы выполнена конической.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9