Способ прессования изделий из порошка
Союз Советских
Социалистических
Республик
О П И С А H H E (ii)927415
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22)Заявлено 14.09.79 (21) 2817244/22-02 с присоединением заявки рй (23) Приоритет (5! )М. Кл.
В 22 F 3/02
Государстеснный каинтет
СССР по делам нэебретеннй н открытнй (53) УДК 621. .762.4(088.8) Опубликовано 1.5.05 82. Бюллетень Ле
Дата опубликования описания 1 8 . 05 . 82
И. В. Кононов, И. Е. Масленников, А. И ..Чупеев и В.К. Шафранский (72) Авторы изобретения
Экспериментальный научно-исследовательский институт кузнечно-прессового машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к формованию изделий из порошка.
Известен способ прессования изделий из порошка в металлической прессформе, предусматривающий загрузку порошка в матрицу и уплотнение путем наложения статического давления (13.
Недостаток способа состоит в том, что вследствие малой подвижности час10 тиц порошка под давлением, в изделиях проявляется большая неравномерность распределения плотности по объему, что приводит к быстрому разрушению прессованного или спеченного изделия.
Кроме того, применение высокого давления прессования для порошков твердых и хрупких материалов способствует возникновению больших упругих напряжений в местах контактов между частицами и вызывает хрупкое разрушение этих участков при снятии давления, последнее приводит к тому, что формование изделий из порошков больших размеров и сложной формы становится практически невозможным изза низкого их качества.
Известен способ вибрационного формования изделий из порошка, включаю=. щий загрузку порошка в форму и двухстороннее приложение вибрационных колебаний, при котором приложение нагрузок во время всего цикла уплотнения находится под постоянным статическим нагружением, получающим при наложении вибрации приращение нагрузки (2).
Недостатком этого способа является то, что порошок при уплотнении находится под постоянным давлением, не дающим возможность испытывать прессуемому материалу наиболее благоприятный режим приложения и снятия на- грузок. Эффективность проткания пластической деформации в этом случае отсутствует, так как порошок находится постоянно под нагрузкой в объе- ме матрицы и его энергия перемещения
92?419 1
3 почти равна нулю, что исключает дополнительный эффект наклепа прессуемого материала.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ прессования изделий из порошка, включающий загрузку последнего в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей односторонней нагрузки (3 1.
При использовании указанного способа пульсирующее давление создается в верхнем цилиндре пресса: при понижении давления в верхнем цилиндре, нижний пуансон, находящийся под полным и постоянным давлением нижнего цилиндра слегка передвигает заряд порошка вверх, но заряд порошка сдвигается обратно вниз, встречая более сильное сопротивление сверху, когда давление поднимается снова до максимума. Несовершенство данного способа состоит в том, что при осуществлении прессования порошка с односторонней пульсирующей нагрузкой, выравнивание по объему изделия плотности не происходит полностью, не устраняются возникающие при прессовании высокие упругие напряжения в местах контактов между частицами.
Вследствие этого, номенклатура изделий также ограничена по размерам и, простоя по форме, что связано с еще недостаточной подвижностью частиц порошка под односторонним пульсирующим давлением, и как следствие, изделия имеют неравномерную плоскость по объему и недостаточную прочность.
Не устраняются затруднения при получении крупных и сложных изделий иэ порошков твердых и хрупких материалов, что ограничивает сферу использования метода.
Цель изобретения - повышение качества изделий из порошковых материалов и расширение технологических воэможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в способе прессования изделий из порошка, включающем засыпку порошка в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей нагрузки, пульсирующую нагрузку прикладывают синхронно с, нескольких взаимно противоположных сторон в течение всего процесса уплотнения.
Предлагаемый способ позволяет получать иэделия иэ порошков значительно больших размеров и сложной формы. Представляется возможным осуществлять прессование изделий иэ порошков твердых и хрупких материалов без опасения возникновения в них высоких упругих напряжений в местах контакта между частицами, чем подавляется хрупкое разрушение этих контактных участков после снятия
10 давления. Получаемая достаточно равномерная, ненапряженная и прочная укладка частиц с требуемой плотностью позволит решить наиболее эффективно задачу производства иэде1з лий с необходимыми свойствами и уменьшить при этом требуемое технологическое усилие.
Управление структурообразованием в процессе производства изделий из 0 порошковых материалов на сх:нове физико-химической механики заключается в осуществлении принципа предельного разрушения первоначальных связей между структурными элементами
2g для достижения их равномерного распределения и плотной упаковки. Данный принцип использован в предложенном способе прессования под действием пульсирующих нагрузок. Приложение
З0 пульсирующих нагрузок в процессе прессования разобщает и тем самым способствует наиболее удобной взаимной ориентации частиц порошка. При этом также происходит разрушение рыхлых арочных структур, что обеспечивает укладку частиц под небольшим давлением; достигается наиболее оптимальная и плотная упаковка,. значительно облегчается погружение пуансонов в порошок, увеличивается текучесть обрабатываемого материала.
Для реализации способа на прессе с пульсирующей нагрузкой устанавливают пульсатор, обладающий быстродействием при срабатывании нагрузочного
45 клапана, герметичностью, большой пропускной способностью (тысячи литров в минуту). Во время каждой нагрузки он поддерживает стабильное давление в рабочей полости цилиндра пресса
50 при изменении других параметров гид-росистемы, срабатывает по давлению, величина которого легко регулируется с пульта управления.
Для изготовления иэделий применяют технологические схемы различных типов, холодное прессование со спеканием,хоподное прессование со спеканием и последующей обработкой
5, 9274 давлением и др. Пооперационное выполнение способа заключается в засыпке порошка в пресс-форму, прессовании его пульсирующими нагрузками, снятии нагрузок и извлечении прессованного изделия из пресс-формы.!
Пример. Для осуществления технологического режима прессования иэделия пульсирующим давлением из материала на основе карбида циркония в пресс-форму диаметром 11,29 мм и высотой 10 мм (ГОСТ 10937-64) заВибрационное двустороннее уплотнение
Пульсирующее одностороннее прессование
Пульсирующее двустороннее прессование
Образец отрезанного от
Брикет спрессованного
Р+ЬР, Плоттс/см ност, г/см
О+Рл!дх Плоттс/смп- ность, г/см
ПлотПЧ с!а тс/см0ность г/см изделия
5,!
5,!
4,1
4,8
4,4
5,1
4,1
5,l
4,1
4,1
5,15
4,2
4,0
5,!
5,3
4,2
5,4
4
4
4,2
5,1
5,3
5,"
5,0
4,8
5,4
4,2
4,5
5,4
4,1
5,4
7 7
7
5,5
7
7
4,2
5,1
5,4
4,1
4,8
4,6
4,6
5,5
5,5
4,1
4,1
5,5
Каждое приведенное значение вычислялось как среднее из трех измерений.
11
Удельные давления 2, 4, 7 тс/см приняты в соответствии с ГОСТ 9849 73 приводит к повышению плотности. При односторонней пуль сации разброс плотности по высоте более значителен и наибольшие величины плотности проявляются со стороны прессующего пуанКак следует из таблицы, двусторонняя пульсация дает возможность получать длинномерные изделия равной плотности по высоте, причем увеличе1 ние удельного давления с 2 до 7 тс/см
Примечание:1 сыпают порошок и прессуют на прессе усилием 315 тс с частотой 25-50 Гц и амплитудой колебания пуансонов
0,5 мм в течение 5 с. Оптимальные режимы пресса соответствуют следующим давнным: частота 50 Гц, амплитуда 0,5 мм. Исследуемые изделия имеют высоту 25 мм и диаметр 15 мм и разрезают на части, каждая иэ которых имеет соответственно образцы
1, 2, 3, 4 и 5. Результаты плотности и равномерности ее распределения представлены в таблице.
2+0,1
2+0,1
2+0,1
2+0,1
2+О, 1
4+О, 1
4+0, 1
4+О, 1
4+0,1
4+0,1
7+0,1
7+0,1
7+0,1
7+0,1
7+0,1 формула изобретения
Составитель Л. Гамаюнова
Редактор Н. Шильникова Техред Е. Харитончик Корректор А. Гриценко
Заказ 3075/14
Тираж 853 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
7. 927 сона (т.е. сверху иэделия) . Двустороняя вибрация, хотя и позволяет сохранить равноплотность по высоте иэделия, но абсолютное значение плотности дает более низкое. 5
Поэтому использование пульсирующих нагрузок при прессовании изделий из порошков с двух взаимно противоположных сторон. позволяет существенно повысить качество прессовок.. о
Спрессованные изделия подвергают спеканию и последующей дополнительной допрессовке. Плотность после спекания составляет 90-924, а после допрессовки оковка, штамповка и др.) >s
983. Температура спекания для карбида циркония может быть снижена с
180(PC до 1600 С, а время выдержки с 1,5 ч до 30 мин. Точность геометрических размеров получаемых изделий рв соответствует 5 классу, а чистота поверхности 3-9 классу.
Использование синхронно прикладываемых пульсирующих нагрузок в предложенном способе позволяет получать 2s не только простые по форме изделия высокого качества, но изделия больших размеров и сложной геометрии, для которых высота и форма существенного ограничения не имеют вслед- ЭО ствие высокой подвижности частиц порошка в процессе прессования пуль-. сирующими нагрузками. Кроме того, открываются возможности прессования
415 8 высокодисперсных порошков, для которых в ряде случаев представляется на дельнейших термических операциях снизить температуру спекания беэ ухудшения и замедления физико-химических процессов, обеспечивающих образование высокоплотных и прочных иэделий.
Способ прессования изделий из порошка, включающий загрузку последнего в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества прессуемых изделий и расширения технологических возможностей, пульсирующую нагрузку прикладывают синхронно с нескольких взаимно противоположных сторон в течение всего процесса уплотнения.
Источники информации, -принятые во внимание при экспертизе
1. Федорченко И.M. и Андриевский P.À. Основы порошковой металлургии. Киев, АН УССР, 1961, с. 148150.
2. Авторское свидетельство СССР и 206928, кл. В 22 С 15/30, 1965.
3. Де-Гроат Дж. Производство йзделий из металлического порошка.
M., Иашгиз, 1960, с. 93-94.
