Способ изготовления заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке. Устройство содержит формующую матрицу, два верхних и два нижних пуансона для формирования оболочки и четыре плиты с центральным отверстием - две верхние, основную и дополнительную, промежуточную и нижную. Пуансоны и плиты расположены как показано на фиг.1. Матрица установлена в основной верхней плите. Нижний дополнительный пуансон - на неподвижной нижней плите. Основной нижний пуансон - на выталкивателе заготовки, а верхний дополнительный пуансон установлен на верхней дополнительной плите. Способ включает два этапа. На первом этапе формируют оболочку, осуществляя подачу порошка в полость, образованную основным нижним пуансоном в верхнем положении и дополнительным нижним пуансоном в нижнем положении. Затем перемещают донышко оболочки в крайнее нижнее положение и уплотняют донышко и стенки оболочки. На втором этапе осуществляют подачу порошка карбидостали в оболочку, прессуют порошок и выталкивают заготовку. Технический результат - упрощение технологического процесса, путем исключения отдельных операций получения и обработки оболочки. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к процессу получения заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке на пресс-автоматах, и может быть использовано в машиностроении.

Известен способ получения заготовок из тонкодисперсных порошков в оболочке (Г.С.Гарибов, С.А.Катуков, В.Н.Самаров. / Конструирование капсул для горячего изостатического прессования тонкодисперсных порошковых материалов // Порошковая металлургия. - 1983. - №1. - с.86-92), который включает в себя изготовление оболочки из металлического проката, засыпку порошка, прессование заготовки.

Однако, используя такой способ, необходимо сначала подготовить оболочку из металлического проката, затем сделать прорези по ее краям из-за того, что металлический прокат неконтролируемо деформируется.

Также известен способ получения заготовок из неформующихся порошков в пористой оболочке (В.М.Горохов, М.С.Ковальченко, О.В.Роман. / Кинетика уплотнения металлических порошков при горячем прессовании в пористых оболочках // Порошковая металлургия. - 1983. - №6. - с.28-33), который включает в себя отдельно изготовление пористой оболочки и заготовки вне пресс-формы, затем заготовку помещают в оболочку (также вне пресс-формы), собранную конструкцию (оболочка-заготовка) нагревают опять же вне пресс-формы и наконец-то нагретую конструкцию помещают в пресс-форму и прессуют (доуплотняют).

Недостатками известного способа являются необходимость изготовления оболочки и заготовки вне пресс-формы, сбор конструкции (оболочка-заготовка), а также нагрев конструкции перед помещением в пресс-форму.

Известно, что для обеспечения серийного производства изделий сложной формы пресс-формы встраиваются в пресс-блоки (адаптеры) (Г.Г.Сердюк, Л.И.Свистун. Технология порошковой металлургии. Ч 2. Формование порошков: Учеб. пособие / Кубан. Гос.технол. Ун-т. - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2005. - с.81-84), которые включают в себя три плиты с центральным отверстием, верхнюю, промежуточную и нижнюю.

Недостатком данной конструкции устройства для прессования является невозможность получать в одной матрице сначала оболочку, а затем и производить прессование двухслойной заготовки.

Задачей изобретения является возможность изготовления порошковой оболочки в той же пресс-форме, в которой получаем заготовку из неформующегося порошка карбидостали.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством, содержащим формующую матрицу, два верхних пуансона, основной и дополнительный для формирования оболочки, два нижних пуансона, основной и дополнительный для формирования оболочки, и четырех плит с центральным отверстием - двух верхних, основной и дополнительной, промежуточной и нижней, причем пуансоны и плиты расположены как показано на фиг.1, при этом матрица установлена в основной верхней плите, имеющей возможность вертикального перемещения, нижний дополнительный пуансон для формирования оболочки установлен на неподвижной нижней плите, основной нижний пуансон установлен на выталкивателе заготовки, а верхний дополнительный пуансон для формирования оболочки установлен на верхней дополнительной плите, выполненной с возможностью вертикального перемещения. С использованием устройства реализуется способ, характеризующийся тем, что он включает два этапа, на первом этапе формируют оболочку, для этого осуществляют подачу железного порошка в полость, образованную стенками матрицы, основным нижним пуансоном в верхнем положении и дополнительным нижним пуансоном в нижнем положении, затем основным верхним и основным нижним пуансонами перемещают донышко оболочки в крайнее нижнее положение, после чего основным верхним и дополнительным верхним пуансонами уплотняют донышко и стенки оболочки, на втором этапе с помощью нижних пуансонов перемещают готовую оболочку до совпадения уровней торцов оболочки и матрицы и осуществляют подачу порошка карбидостали в оболочку, верхним основным пуансоном прессуют порошок карбидостали до необходимой плотности, затем нижними пуансонами осуществляют выталкивание полученной заготовки в оболочке из матрицы сначала до совпадения уровней торцов матрицы и поверхности прессовки со срезанием незаполненного края оболочки, затем - с удалением готовой заготовки из зоны прессования.

Использование устройства с жестко закрепленной дополнительной верхней плитой, на которую устанавливается дополнительный верхний пуансон для формирования оболочки, позволяет спрессовать порошковую оболочку в той же матрице, в которой затем получаем и заготовку из неформующегося порошка карбидостали в оболочке, что позволяет исключить дополнительные операции получения и обработки оболочки, т.е. упростить технологический процесс изготовления заготовки.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для получения заготовок из неформующегося порошка карбидостали в конечный момент уплотнения оболочки.

На фиг.2-10 показана поэтапная реализация способа получения заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке.

Предложенное устройство, с помощью которого реализуется способ, состоит из матрицы 1, основного верхнего пуансона 2, дополнительного верхнего пуансона 3 для формирования оболочки, основного нижнего пуансона 4, дополнительного нижнего пуансона 5 для формирования оболочки. Матрица 1 установлена в основную верхнюю плиту 6, которая имеет возможность вертикального перемещения. Верхний дополнительный пуансон 3 для формирования оболочки установлен на верхней дополнительной плите 7, которая в свою очередь жестко связана соединительными винтами 8 с промежуточной плитой 9, имеющей возможность вертикального перемещения. Основной нижний пуансон 4 устанавливается на выталкиватель 10 пресса. Нижний дополнительный пуансон 5 для формирования оболочки устанавливается на неподвижную нижнюю плиту 11.

Способ осуществляют следующим образом (см. фиг.2-10).

Основной нижний пуансон 4 поднимается в верхнее положение формирования «донышка» оболочки. Железный порошок для формирования оболочки на пресс-автомате питателем 12 засыпают в полость матрицы 1, сформированную основным нижним пуансоном 4 и дополнительным нижним пуансоном 5 (фиг.2).

Основной верхний пуансон 2 и дополнительный верхний пуансон 3 опускаются до уровня торца матрицы, затем основной верхний пуансон 2 одновременно с основным нижним пуансоном 4 перемещают «донышко» оболочки в крайнее нижнее положение (фиг.3).

Под действием основного верхнего пуансона 2 и дополнительного верхнего пуансона 3 происходит уплотнение стенок и «донышка» оболочки до требуемой плотности (фиг.4).

Основной верхний пуансон 2 поднимается до верхнего торца уплотненной оболочки (фиг.5).

Затем основной верхний пуансон 2 совместно с дополнительным верхним пуансоном 3 выводятся из матрицы в крайнее верхнее положение, и в это же время основной нижний пуансон 4 и дополнительный нижний пуансон 5 перемещают уплотненную оболочку до совпадения уровней торцов оболочки и матрицы. Порошок карбидостали питателем 13 засыпают в матрицу 1 (фиг.6).

Под действием основного верхнего пуансона 2 происходит уплотнение карбидостали до требуемой плотности (фиг.7).

С помощью основного нижнего пуансона 4 и дополнительного нижнего пуансона 5 происходит выталкивание двухслойной заготовки до совпадения уровней торцов матрицы и прессовки карбидостали (фиг.8).

Происходит срезание верхнего незаполненного края оболочки ходом ножа 14 (фиг.9).

Основной нижний пуансон 4 и дополнительный нижний пуансон 5 выталкивают двухслойную заготовку из матрицы 1 (фиг.10).

Последующим движением питателя 12 для засыпки железного порошка прессовка удаляется из зоны прессования, процесс изготовления заготовки в оболочке завершен, начинается снова засыпка железного порошка и цикл изготовления следующей заготовки.

Устройство для изготовления заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке работает следующим образом.

Выталкиватель 10 пресса, на который установлен основной нижний пуансон 4, поднимается в верхнее положение формирования «донышка» оболочки. Питателем 12 (фиг.2) железный порошок засыпают в полость матрицы 1, сформированную основным нижним пуансоном 4 и дополнительным нижним пуансоном 5. Основной верхний пуансон 2 и дополнительный верхний пуансон 3 опускаются до торца матрицы, затем основной верхний пуансон 2 одновременно с основным нижним пуансоном 4 перемещают «донышко» оболочки в крайнее нижнее положение. После этого начинается ход промежуточной плиты 9 устройства, которая жестко связана соединительными винтами 8 с дополнительной верхней плитой 7, на которой установлен дополнительный верхний пуансон 3, вниз, что приводит к уплотнению стенки оболочки до требуемой плотности. Одновременно основной верхний пуансон 2 опускается вниз и уплотняет «донышко» оболочки до требуемой плотности. Основной верхний пуансон 2 поднимается до верхнего торца полученной оболочки. Затем они одновременно с промежуточной плитой 9 устройства, которая жестко связана соединительными винтами 8 с дополнительной верхней плитой 7, на которой установлен дополнительный верхний пуансон 3, перемещаются в крайнее верхнее положение. В это же время выталкиватель 10 пресса, на который установлен основной нижний пуансон 4, начинает подниматься вверх и одновременно с ним основная верхняя плита 6 устройства, на которой установлена матрица 1 пресс-формы, начинает перемещаться вниз, что приводит к выталкиванию уплотненной оболочки из матрицы. Движения выталкивателя 10 пресса и основной верхней плиты 6 прекращаются, когда совпадут уровни торцов оболочки и матрицы.

Происходит засыпка питателем 13 (фиг.6) карбидостали в уплотненную оболочку. Основной верхний пуансон 2 опускается вниз и уплотняет карбидосталь до требуемой плотности. Выталкиватель 10 пресса, на который установлен основной нижний пуансон 4, начинает подниматься вверх и одновременно с ним основная верхняя плита 6 устройства, на которой установлена матрица 1 пресс-формы, начинает перемещаться вниз, что приводит к выталкиванию двухслойной заготовки из матрицы. Движения выталкивателя 10 пресса и основной верхней плиты 6 прекращаются, когда совпадут уровень матрицы и прессовки карбидостали. Происходит срезание верхнего незаполненного края оболочки ходом ножа 14 (фиг.9). Выталкиватель 10 пресса поднимается до крайнего верхнего положения и одновременно с ним основная верхняя плита 6 устройства опускается до крайнего нижнего положения, что приводит к выталкиванию двухслойной заготовки из матрицы 1. Заготовка удаляется из зоны прессования последующим движением питателя 12 (фиг.2) для засыпки железного порошка, начинается цикл изготовления следующей заготовки.

1. Устройство для изготовления заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке, содержащее формующую матрицу, два верхних пуансона - основной и дополнительный для формирования оболочки, два нижних пуансона - основной и дополнительный для формирования оболочки и четыре плиты с центральным отверстием - две верхние - основную и дополнительную, промежуточную и нижную, причем пуансоны и плиты расположены как показано на фиг.1, при этом матрица установлена в основной верхней плите, имеющей возможность вертикального перемещения, нижний дополнительный пуансон для формирования оболочки установлен на неподвижной нижней плите, основной нижний пуансон установлен на выталкивателе заготовки, а верхний дополнительный пуансон для формирования оболочки установлен на верхней дополнительной плите, выполненной с возможностью вертикального перемещения.

2. Способ изготовления заготовки из неформующегося порошка карбидостали в оболочке с использованием устройства по п.1, характеризующийся тем, что он включает два этапа - на первом этапе формируют оболочку, для этого осуществляют подачу железного порошка в полость, образованную стенками матрицы, основным нижним пуансоном в верхнем положении и дополнительным нижним пуансоном в нижнем положении, затем основным верхним и основным нижним пуансонами перемещают донышко оболочки в крайнее нижнее положение, после чего основным верхним и дополнительным верхним пуансонами уплотняют донышко и стенки оболочки, на втором этапе с помощью нижних пуансонов перемещают готовую оболочку до совпадения уровней торцов оболочки и матрицы и осуществляют подачу порошка карбидостали в оболочку, верхним основным пуансоном прессуют порошок карбидостали до необходимой плотности, затем нижними пуансонами осуществляют выталкивание полученной заготовки в оболочке из матрицы сначала до совпадения уровней торцов матрицы и поверхности прессовки со срезанием незаполненного края оболочки, а затем - с удалением готовой заготовки из зоны прессования.