RU2015116C1 - Neck ring for glass forming machine and method of its production - Google Patents
Neck ring for glass forming machine and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2015116C1 RU2015116C1 SU4927441A RU2015116C1 RU 2015116 C1 RU2015116 C1 RU 2015116C1 SU 4927441 A SU4927441 A SU 4927441A RU 2015116 C1 RU2015116 C1 RU 2015116C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insert
- copper
- inserts
- shells
- shell
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано при производстве стеклянных изделий на стеклоформующих машинах. The invention relates to the glass industry and can be used in the manufacture of glass products on glass-forming machines.
Известен формовой инструмент, включающий форму, плунжер, плунжерное и горловое кольца, поддон, воронку и т.д., который изготавливают из литья чугуна или легированной жаропрочной стали (Степнов И.E., Гладштейн И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий. М.: Легкая индустрия, 1974, с. 32-33, 153). Наибольшая потребность при эксплуатации стеклоформующих машин имеется в горловых кольцах. Known mold tools, including mold, plunger, plunger and throat rings, pan, funnel, etc., which are made of cast iron or alloy heat-resistant steel (Stepnov I.E., Gladshtein I.E. Design forms for glass products. M.: Light Industry, 1974, pp. 32-33, 153). The greatest need for the operation of glass-forming machines is in the neck rings.
Горловое кольцо, изготовленное из чугуна, имеет малый срок службы, что значительно снижает производительность стеклоформующей машины из-за частой смены горловых колец (срок службы горлового кольца из чугуна около 3 сут). The throat ring made of cast iron has a short service life, which significantly reduces the performance of the glass forming machine due to the frequent change of the throat rings (the life of the throat ring of cast iron is about 3 days).
Горловое кольцо, изготовленное из легированной жаропрочной стали, чрезвычайно дорого, учитывая его кратковременное использование, сложность изготовления и необходимость применения остродефицитных материалов. The neck ring made of alloy heat-resistant steel is extremely expensive, given its short-term use, the complexity of manufacture and the need for severely deficient materials.
Известен комбинированный формовой инструмент, включающий корпус, футерованный металлокерамическими вставками, что снижает его стоимость по сравнению с изготовленным из легированной стали (а.с. N 203851, кл. С 03 В 9/34). Known combined molded tool, comprising a housing lined with cermet inserts, which reduces its cost compared with that made of alloy steel (A.S. N 203851, class C 03
Недостатками этого решения является значительное удорожание формового инструмента по сравнению с чугунным и необходимость обеспечения близких значений коэффициентов линейного расширения материала вставки и корпуса, так как в противном случае имеется опасность получения некачественных стеклоизделий с термическими напряжениями, вызванными неравномерным отводом тепла от различных участков стеклоизделий. The disadvantages of this solution are the significant rise in price of the molded tool compared to the cast iron and the need to ensure close values of the linear expansion coefficients of the material of the insert and the housing, since otherwise there is a risk of poor-quality glass products with thermal stresses caused by uneven heat removal from different parts of the glass products.
Известен способ изготовления формового инструмента, включающего полукорпуса и сменные вставки. Полукорпуса изготавливают из чугуна. Сначала осуществляют механическую обработку плоскости разъема полукорпусов с замком, а затем соединяют полукорпуса вместе по плоскости разъема и обрабатывают гнезда для образования рабочей полости и наружной поверхности для крепления в формодержателе. Сменные вставки с рабочей полостью изготавливают из чугуна и закрепляют их с помощью штифтов в гнезда полукорпуса (Степнов И.Е., Гладштейн И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий. М.: Легкая индустрия, 1974, с. 32). A known method of manufacturing a molded tool comprising a half-housing and interchangeable inserts. The half-bodies are made of cast iron. First, the machining plane of the connector plane of the half-shells with the lock is carried out, and then the half-shells are joined together along the plane of the connector and the sockets are processed to form the working cavity and the outer surface for mounting in the mold holder. Replaceable inserts with a working cavity are made of cast iron and fasten them with pins to the nests of the half-housing (Stepnov I.E., Gladshtein I.E. Design of molds for glass products. M.: Light Industry, 1974, p. 32).
Недостатками этого решения являются значительное усложнение конструкции из-за необходимости крепления вставок. Кроме того, срок службы вставки также мал (около 3 сут), так как она изготовлена из чугуна. The disadvantages of this solution are a significant complication of the design due to the need to mount the inserts. In addition, the life of the insert is also small (about 3 days), since it is made of cast iron.
Известен способ изготовления формового инструмента из жаропрочной стали, содержащей 13 мас.% хрома, на рабочую поверхность которого наносится износостойкое покрытие, содержащее следующие компоненты, мас.%: никель 75-90 хром 4-18 бром 0,75-4,5
железо-кремний-углерод не более 10
(Патент СССР 269823, кл. С 03 В 11/06).A known method of manufacturing a molded tool made of heat-resistant steel containing 13 wt.% Chromium, on the working surface of which is applied a wear-resistant coating containing the following components, wt.%: Nickel 75-90 chromium 4-18 bromine 0.75-4.5
iron-silicon-carbon no more than 10
(USSR patent 269823, class C 03 B 11/06).
Полученный этим способом формующий инструмент является очень дорогостоящим и требует применения дефицитных материалов. The forming tool obtained in this way is very expensive and requires the use of scarce materials.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому являются горловые кольца и технология их изготовления [1]. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed are the throat rings and the technology of their manufacture [1].
Горловое кольцо выполнено из чугуна и состоит из двух половин, контактирующих по плоскости разъема, на которой в одной из половин выполнена канавка трапецеидальной формы, а в другой половине выполнен трапецеидальный зуб. Канавка и зуб образуют замок, который фиксирует взаимное их расположение в процессе эксплуатации. В закрытом состоянии внутренние поверхности горлового кольца образуют рабочую полость, в которой формуется горло стеклоизделия. The neck ring is made of cast iron and consists of two halves in contact along the plane of the connector on which a trapezoidal groove is made in one of the halves and a trapezoidal tooth is made in the other half. The groove and tooth form a lock, which fixes their relative position during operation. In the closed state, the inner surfaces of the throat ring form a working cavity in which the glass neck is formed.
Горловое кольцо изготавливают из двух чугунных равновеликих отливок полуцилиндров, длиной, обеспечивающей получение 4-8 заготовок горловых колец, следующим образом. Вначале обрабатывают плоскости разъема полуцилиндров, в том числе замок - зуб на одной половине и канавку на другой, затем соединяют полуцилиндры по плоскости разъема и разрезают получившийся цилиндр перпендикулярно оси на заготовки горловых колец требуемой высоты. После этого в специальном приспособлении протачивают наружную поверхность каждой пары заготовок, создавая технологическую базу для дальнейшей механической обработки, и осуществляют механическую обработку внутренней и наружной поверхностей каждой пары заготовок. The throat ring is made of two cast iron equal-sized castings of half cylinders with a length providing 4-8 blanks of the throat rings, as follows. First, the half-cylinder connector planes are machined, including the tooth-lock on one half and the groove on the other, then the half-cylinders are joined along the connector plane and the resulting cylinder is cut perpendicular to the axis into throat ring blanks of the required height. After that, in a special device, the outer surface of each pair of workpieces is machined, creating a technological base for further machining, and the internal and external surfaces of each pair of workpieces are machined.
Известные горловые кольца и способ их изготовления обладают следующими недостатками:
- малым сроком службы и невозможностью получения высокой чистоты рабочей поверхности, так как чугун, из которого они изготовлены, не отличается высокой износо- и жаростойкостью и не позволяет осуществить обработку поверхности с малой шероховатостью;
- невозможностью обеспечения высокой производительности стеклоформующей машины из-за невысокого коэффициента теплопроводности чугуна, что не позволяет интенсифицировать теплоотвод от формуемого стеклоизделия;
- повышенным расходом чугуна на изготовление заготовок, так как полуцилиндры берут одинакового диаметра как для заготовок, из которых изготавливают полукольца с зубом, так и для заготовок, из которых изготавливают полукольца с канавкой, то есть с большим припуском, а также длину полуцилиндров берут с запасом на нарезку заготовок горловых колец;
- большим объемом механической обработки, в частности разрезки общей заготовки горловых колец на заготовки требуемой высоты.Known throat rings and a method for their manufacture have the following disadvantages:
- short service life and the impossibility of obtaining high purity of the working surface, since the cast iron from which they are made does not differ in high wear and heat resistance and does not allow for surface treatment with low roughness;
- the inability to ensure high performance glass forming machines due to the low coefficient of thermal conductivity of cast iron, which does not allow to intensify the heat sink from the molded glass;
- increased consumption of cast iron for the manufacture of blanks, since half cylinders are taken of the same diameter both for blanks from which half rings with a tooth are made, and for blanks from which half rings with a groove are made, that is, with a large allowance, and the length of half cylinders is taken with a margin for cutting throat blanks;
- a large amount of machining, in particular cutting the total workpiece of the neck rings into workpieces of the required height.
Целью изобретения является увеличение срока службы горлового кольца, улучшение качества поверхности вырабатываемых стеклоизделий и повышение производительности стеклоформующей машины. The aim of the invention is to increase the life of the throat ring, improving the surface quality of the produced glass products and increasing the productivity of the glass forming machine.
Цель достигается тем, что горловое кольцо для стеклоформующей машины, содержащее выполненные из теплопроводного материала полукорпуса, контактирующие по плоскости разъема с образованием формующей полости, снабжено полувставками, установленными коаксиально в формующей полости полукорпусов с образованием неразъемного соединения и рабочей поверхности с шероховатостью Rа = 0,04-0,16, причем полукорпуса и полувставки выполнены методом порошковой металлургии соответственно с пористостью 30-40 и 10-15% и пропитаны медью, а материал полукорпусов содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,2-1,5 медь 30,0-40,0 железо остальное, материал полувставок может содержать следующие компоненты, мас.%: Вариант 1: углерод 1,3-1,5 хром 3,0-5,0 медь 10,0-15,0 сера 0,1-0,2 Железо остальное, Вариант 2: углерод 0,2-1,5 никель 1,5-3,0 медь 10,0-15,0 сера 0,1-0,2 железо остальное
В предлагаемом комбинированном горловом кольце каждый элемент выполняет свою функцию. Поскольку формовой инструмент несет двоякую нагрузку - является инструментом, формующим агрессивную высокотемпературную стекломассу, и работает как теплообменник, через который осуществляется теплоотвод от нагретой стекломассы к охлаждающему воздуху и к станине стеклоформующей машины, то полувставки, в которых выполнена формующая полость, контактирующая со стекломассой и формующая горло стеклоизделия, должны быть жаро- и износостойкими при хорошей теплопроводности, а полукорпуса, практически выполняющие только роль теплообменников, должны обладать высоким коэффициентом теплопроводности.The goal is achieved in that the throat ring for the glass-forming machine, containing half-shells made of heat-conducting material, contacting along the plane of the connector to form the forming cavity, is equipped with half-inserts installed coaxially in the forming cavity of the half-shells with the formation of an integral joint and a working surface with a roughness R a = 0. 04-0.16, moreover, the half-shells and half-shells are made by the powder metallurgy method, respectively, with porosity of 30-40 and 10-15% and are impregnated with copper, and the material of the half-shells with holds the following components, wt.%: carbon 0.2-1.5 copper 30.0-40.0 iron the rest, half-material can contain the following components, wt.%: Option 1: carbon 1.3-1.5 chrome 3.0-5.0 copper 10.0-15.0 sulfur 0.1-0.2 Iron else, Option 2: carbon 0.2-1.5 nickel 1.5-3.0 copper 10.0- 15.0 sulfur 0.1-0.2 iron rest
In the proposed combined throat ring, each element performs its function. Since the molded tool carries a double load, it is a tool forming an aggressive high-temperature molten glass and acts as a heat exchanger through which heat is removed from the heated molten glass to cooling air and to the bed of a glass-forming machine, half-inserts in which a molded cavity is contacted with the molten glass and molded the throat of glassware should be heat- and wear-resistant with good heat conductivity, and half-shells, which practically only play the role of a heat exchanger You must have a high thermal conductivity.
Учитывая, что оба элемента горлового кольца - вставка и полукорпуса - выполнены из порошка на основе железа и пропитаны медью, значения коэффициентов линейного расширения материалов вставки и полукорпусов близки. Поэтому нет опасности получения стеклоизделий с остаточными термическими напряжениями, а также разрушения комбинированных горловых колец в процессе эксплуатации из-за возникающих в них самих термических напряжениях. Материал полувставок является более дорогостоящим, чем материал полукорпусов, но поскольку масса полувставок составляет только 10% от массы полукорпусов, то в целом предлагаемое горловое кольцо значительно дешевле горловых колец из легированной стали. Considering that both elements of the throat ring — the insert and the half-shell — are made of iron-based powder and impregnated with copper, the linear expansion coefficients of the materials of the insert and half-shells are close. Therefore, there is no danger of producing glassware with residual thermal stresses, as well as the destruction of the combined neck rings during operation due to the thermal stresses arising in them. The material of the half-shells is more expensive than the material of the half-shells, but since the mass of the half-shells is only 10% of the mass of the half-shells, in general, the proposed neck ring is much cheaper than the neck rings of alloy steel.
Таким образом, для получения горлового кольца с увеличенным сроком службы с шероховатостью рабочей поверхности 0,04-0,16 и высоким коэффициентом теплопроводности предлагается комбинированное горловое кольцо со вставкой из износостойкого, хорошо обрабатываемого материала и корпусом из высокотеплопроводного материала. Thus, in order to obtain a throat ring with an extended service life with a roughness of the working surface of 0.04-0.16 and a high coefficient of thermal conductivity, a combined throat ring with an insert made of wear-resistant, well-processed material and a body of highly heat-conducting material is proposed.
Для изготовления полувставок используется износо- и жаростойкий композиционный порошковый спеченный материал, который благодаря подобранному качественному и количественному соотношению компонентов имеет новые улучшенные физико-механические свойства. Жаростойкость, прочность, износостойкость достигается введением в его состав либо хрома, либо никеля. Пластичность, плотность, твердость, а также теплопроводность (что особенно важно при работе в условиях периодического нагрева и охлаждения и необходимости быстрого отвода значительного количества теплоты от стекломассы в процессе формования стеклоизделий) достигается введением в состав материала меди при пропитке благодаря наличию пор в заготовке 10-15% и капиллярному эффекту. Стабилизация структуры материала достигается введением в его состав серы, а система железо-углерод является общепринятой основой большинства конструкционных материалов. For the manufacture of semi-inserts, wear-resistant and heat-resistant composite powder sintered material is used, which, thanks to the selected qualitative and quantitative ratio of components, has new improved physical and mechanical properties. Heat resistance, strength, wear resistance is achieved by the introduction of either chromium or nickel into its composition. Plasticity, density, hardness, as well as thermal conductivity (which is especially important when working under conditions of periodic heating and cooling and the need for the rapid removal of a significant amount of heat from the glass melt during the molding of glass products) is achieved by introducing copper into the material during impregnation due to the presence of pores in the preform 10- 15% and capillary effect. The stabilization of the structure of the material is achieved by introducing sulfur into its composition, and the iron-carbon system is the generally accepted basis for most structural materials.
Для изготовления полукорпусов предлагается материал на основе железа, полученный прессованием и спеканием порошка с пористостью 30-40% с последующей пропиткой медью, что обеспечивает его высокую теплопроводность (коэффициент теплопроводности меди 360 Вт/мК, чугуна 42 Вт/мК, стали Х13 27,7 Вт/мК). For the manufacture of half-shells, an iron-based material is proposed, obtained by pressing and sintering a powder with a porosity of 30-40% followed by impregnation with copper, which ensures its high thermal conductivity (thermal conductivity of copper 360 W / mK, cast iron 42 W / mK, steel X13 27.7 W / mK).
Поставленная цель достигается также тем, что в способе изготовления горлового кольца, включающем изготовление заготовок полукорпусов, механическую обработку плоскости разъема, наружной и внутренней поверхностей, до механической обработки изготавливают заготовки корпусов разновеликими, а вставку цельной в виде полого эллипсовидного цилиндра, причем получают их путем прессования и спекания порошков с последующей пропиткой медью и горячей штамповкой вставки, а затем соединяют полукорпуса и вставку в монолит, после чего разрезают вставку по плоскости разъема. This goal is also achieved by the fact that in the method of manufacturing the throat ring, which includes the preparation of half-shell blanks, machining the connector plane, the outer and inner surfaces, the blanks of the bodies are made different before machining, and the insert is solid in the form of a hollow ellipsoid cylinder, and they are obtained by pressing and sintering the powders, followed by impregnation with copper and hot stamping of the insert, and then connect the half-shell and the insert into a monolith, after which the insert is cut ku along the plane of the connector.
Полукорпуса и вставку могут объединять в монолит путем либо их пайки медью, либо сварки. The half-shells and the insert can be combined into a monolith by either soldering them with copper or welding.
Операции пропитки медью и соединения заготовок полукорпусов и вставки в монолит могут совмещать за счет их совместной пропитки. Copper impregnation and joining of half-shell blanks and insertion into a monolith can be combined due to their joint impregnation.
Предлагаемый способ изготовления горловых колец обладает очевидными преимуществами перед известным способом. Во-первых, снижается расход металла за счет прессования заготовок полукорпусов без значительных припусков и выбора конфигурации, близкой к конечным размерам: для заготовки полукорпуса, в котором в дальнейшем будет выполнена канавка, заготовка имеет одни размеры (с припуском около 1 мм на сторону), а для заготовки полукорпуса, в котором в дальнейшем будет выполнен зуб, другие. Кроме того, отсутствуют припуски на разрезку заготовки на требуемые по высоте полуцилиндры. Заготовка вставки имеет минимальную массу, так как ее конфигурация выбрана таким образом, чтобы толщина стенки позволяла выполнить рабочую поверхность полностью в теле заготовок встаки, а эллипсовидная форма ее сечения дает возможность снизить до мимимума потери при продольной разрезке вставки. Во-вторых, применение метода порошковой металлургии позволяет получить заготовки полукорпусов и вставки с наперед заданными физическими и механическими свойствами. Прессование заготовки вставки, симметричной относительно двух осей, позволяет получить идентичные физико-механические свойства в каждой локальной зоне относительно осей симметрии, что не наблюдается при прессовании асимметричных деталей и создает значительные трудности при механической обработке. Горячая штамповка заготовки вставки повышает ее механические свойства, увеличивая срок службы горлового кольца. В-третьих, соединение заготовок полукорпусов с заготовкой вставки пайкой мелью, сваркой или совместной пропиткой медью упрощает конструкцию комбинированного полугорлового кольца в части получения неразъемного соединения полукорпуса - полувставки (после разрезки вставки). The proposed method for the manufacture of neck rings has obvious advantages over the known method. Firstly, metal consumption is reduced by pressing half-shell blanks without significant allowances and choosing a configuration close to the final sizes: for a half-shell blank, in which a groove will be made later, the blank has the same dimensions (with an allowance of about 1 mm per side), and for the preparation of a half-shell, in which a tooth will be made in the future, others. In addition, there are no allowances for cutting the workpiece into half-cylinders required for height. The insert blank has a minimum weight, since its configuration is selected so that the wall thickness allows the working surface to be completely made in the body of the insert blanks, and the ellipsoidal shape of its cross section makes it possible to minimize losses during longitudinal insert insertion. Secondly, the application of the powder metallurgy method allows to obtain half-shell blanks and inserts with predetermined physical and mechanical properties. Compression of the insert blank, symmetrical with respect to two axes, makes it possible to obtain identical physicomechanical properties in each local zone with respect to the axes of symmetry, which is not observed when pressing asymmetric parts and creates significant difficulties in machining. Hot stamping of the insert blank increases its mechanical properties, increasing the life of the neck ring. Thirdly, the connection of half-shell blanks with the insert blank by brazing, welding or co-impregnation with copper simplifies the design of the combined half-neck ring in terms of obtaining an integral half-shell - half-joint connection (after cutting the insert).
Проведенный поиск по существующим и доступным источникам позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критериям "Новизна" и "Существенные отличия". A search of existing and available sources allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criteria of "Novelty" and "Significant differences".
На фиг. 1 показано комбинированное горловое кольцо, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - заготовка комбинированного горлового кольца, продольный разрез; на фиг.4 - то же, вид сверху. In FIG. 1 shows a combined throat ring, longitudinal section; figure 2 is the same, a top view; figure 3 - the workpiece of the combined neck ring, a longitudinal section; figure 4 is the same, top view.
Предлагаемое комбинированное горловое кольцо состоит из полукорпуса 1, в котором выполнена трапециевидная канавка 2. Полукорпус 1 контактирует с полукорпусом 3 по плоскости 4 разъема. В полукорпусе 3 выполнен трапециевидный зуб 5, который с канавкой 2 образует замок 6. В центральной зоне полукорпуса 1 коаксиально закреплена полувставка 7 из износостойкого материала, а в полукорпусе 3 - полувставка 8. Внутренние поверхности полувставок 7 и образуют формующую полость 9, в которой формуется горло стеклоизделия. Ее рабочая поверхность 10 выполнена с шероховатостью 0,04-0,16. The proposed combined throat ring consists of a half-housing 1, in which a
Особенности предлагаемого горлового кольца обусловлены спецификой его эксплуатации. Формовой инструмент выполняет две функции: работает как инструмент и как теплообменник. Features of the proposed throat ring due to the specifics of its operation. The shaped tool has two functions: it acts as a tool and as a heat exchanger.
Работа в качестве инструмента требует применения износостойкого, жаропрочного материала, поскольку горловое кольцо формует агрессивную высокотемпературную стекломассу. Поэтому формующая полость 9 предлагаемого горлового кольца, образованная полувставками 7 и 8, выполнена из износо- и жаростойкого композиционного материала с требуемыми физическими свойствами. Полуставки получают путем прессования и спекания легированных порошков на основе железа с пористостью 10-15% с последующей их пропиткой медью и горячей штамповкой, что позволяет получить требуемые физико-механические свойства материала с пористостью менее 1%. Предлагаемый материал позволяет создать малую шероховатость рабочей поверхности (0,04-0,16), что очень важно для получения высококачественной поверхности на стеклоизделии. Кроме того, учитывая, что материал пропитан медью, он является достаточно теплопроводным, то есть вставка выполняет и функцию теплообменника (коэффициент теплопроводности меди 360 Вт/мК, для сравнения коэффициент теплопроводности чугуна 42 Вт/мК, стали Х13 27,7 Вт/мК). Work as a tool requires the use of wear-resistant, heat-resistant material, since the throat ring forms an aggressive high-temperature glass mass. Therefore, the forming
Работа в качестве теплообменника требует применения материала с высокой теплопроводностью. Поэтому полукорпуса 1 и 3, составляющие основную массу горлового кольца (около 90%), выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Полукорпуса 1 и 3 получают путем прессования и спекания железо-углеродного порошка предлагаемого состава с пористостью 30-40% с последующей пропиткой медью. Учитывая большое количество меди в составе материала, он имеет большой коэффициент теплопроводности. Work as a heat exchanger requires the use of a material with high thermal conductivity. Therefore, the half-
Учитывая, что оба элемента горлового кольца - полувставки 7 и 8 и полукорпуса 1 и 3 - выполнены из порошка на основе железа и пропитаны медью, значения коэффициентов линейного расширения материалов полувставок 7 и 8 и полукорпусов 1 и 3 близки. Поэтому нет опасности получения стеклоизделий с остаточными термическими напряжениями, а также разрушения комбинированных горловых колец в процессе эксплуатации из-за возникающих в них самих термических напряжений. Considering that both elements of the throat ring — half-
Материал полувставок 7 и 8 является более дорогостоящим, чем материал полукорпусов 1 и 3, но поскольку масса полувставок 7 и 8 составляет только 10% от массы полукорпусов 1 и 3, то в целом предлагаемое горловое кольцо значительно дешевле горловых колец из легированной стали. The material of the half-
Предлагаемый для полукорпусов 1 и 3 материал готовят следующим образом. The material proposed for the half-
Железо и углерод берут в виде порошка, просеянного через сито, в указанных процентных соотношениях, перемешивают, получая шихту, из которой прессуют заготовки требуемых размеров с пористостью 30-40% при давлении 400-500 МПа. Затем полученные заготовки нагревают в защитной среде до 1100-1200oC для спекания материала, после чего охлаждают. В процессе смешения компонентов в шихту вводят 1% порошка стеарата цинка, служащего смазкой при прессовании, который при спекании материала заготовки выгорает. После этого осуществляют пропитку заготовок медью, для чего прессуют медные брикеты для пропитки каждого полукорпуса 1 или 3, содержащие 99% меди и 1% углерода, причем массу брикетов берут равной 0,4 от массы заготовок полукорпусов 1 и 3 с тем, чтобы медь заполнила все поры прессовок. Указанные брикеты накладывают (сверху или снизу) на каждую заготовку, чтобы расплав меди всосался в капилляры (поры) при нагреве в защитной среде до 1150oC. Операции спекания и пропитки, как правило, совмещают.Iron and carbon are taken in the form of a powder sifted through a sieve, in the indicated percentages, and mixed to obtain a mixture from which billets of the required dimensions with a porosity of 30-40% are pressed at a pressure of 400-500 MPa. Then, the obtained preforms are heated in a protective medium to 1100-1200 o C for sintering the material, and then cooled. In the process of mixing the components, 1% zinc stearate powder is introduced into the charge, which serves as a lubricant during pressing, which burns out during sintering of the workpiece material. After this, the preforms are impregnated with copper, for which copper briquettes are pressed to impregnate each half-
В предлагаемом материале составляющие его компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,2-1,5 медь 30,0-40,0 железо остальное
Входящие в предлагаемый материал компоненты определяют физико-механические свойства этого материала следующим образом.In the proposed material, its constituent components are taken in the following ratio, wt.%: Carbon 0.2-1.5 copper 30.0-40.0 iron the rest
The components included in the proposed material determine the physicomechanical properties of this material as follows.
Система железо-углерод - общепринятая основа большинства конструкционных материалов. The iron-carbon system is the generally accepted basis for most structural materials.
Медь способствует формированию структуры с высокой плотностью, пластичностью, твердостью и теплопроводностью. Copper contributes to the formation of structures with high density, ductility, hardness and thermal conductivity.
Увеличение концентрации углерода свыше 1,5 мас.% повышает хрупкость материала, в результате чего сокращается срок его службы, учитывая, что при эксплуатации открывание и закрывание половин горлового кольца сопровождается ударами друг о друга. An increase in carbon concentration in excess of 1.5 wt.% Increases the brittleness of the material, resulting in a reduced service life, given that during operation, opening and closing of the neck ring halves is accompanied by impacts against each other.
Уменьшение концентрации углерода ниже 0,2 мас.% снижает прочность материала, то есть также сокращает срок службы. A decrease in carbon concentration below 0.2 wt.% Reduces the strength of the material, that is, it also reduces the service life.
Увеличение концентрации меди выше 40 мас.% снижает эксплуатационные качества материала, в то время как его стоимость увеличивается. An increase in copper concentration above 40 wt.% Reduces the operational quality of the material, while its cost increases.
Уменьшение концентрации меди ниже 30 мас.% снижает коэффициент теплопроводности и уменьшает пластичность материала, которая важна при эксплуатации (открывании и закрывании половин горловых колец). A decrease in copper concentration below 30 wt.% Reduces the coefficient of thermal conductivity and reduces the ductility of the material, which is important during operation (opening and closing the halves of the neck rings).
При испытании горловых колец было выявлено оптимальное соотношение компонентов в конечном составе материала. Результаты приведены в табл.1. When testing the neck rings, the optimal ratio of the components in the final composition of the material was revealed. The results are shown in table 1.
Из табл.1 видно, что материал составов 2-4 дает хорошие эксплуатационные характеристики при высоком коэффициенте теплопроводности. Наилучшие результаты получены при составе 3. From table 1 it is seen that the material of compositions 2-4 gives good performance with a high coefficient of thermal conductivity. The best results were obtained with
Рассмотрим два варианта материала для изготовления полувставок 7 и 8. Consider two options for the material for the manufacture of half-
Вариант I. Материал для полувставок 7 и 8 готовят также как и для полукорпусов 1 и 3, только осуществляют горячую штамповку заготовки вставки после пропитки медью и берут следующие компоненты в соотношении, мас.%: углерод 1,3-1,5 хром 3,0-5,0 медь 10,0-15,0 сера 0,1-0,2 железо остальное
Входящие в предлагаемый материал компоненты определяют физико-механические свойства следующим образом.Option I. Material for half-
The components included in the proposed material determine the physical and mechanical properties as follows.
Как уже отмечалось система железо-углерод - общепринятая основа большинства конструкционных материалов. As already noted, the iron-carbon system is the generally accepted basis for most structural materials.
Хром повышает прочность, износостойкость и жаростойкость материала. Chrome increases the strength, wear resistance and heat resistance of the material.
Медь способствует формированию износостойкой структуры, увеличивает плотность, пластичность, твердость, износостойкость и теплопроводность композиционного материала. Copper contributes to the formation of a wear-resistant structure, increases the density, ductility, hardness, wear resistance and thermal conductivity of the composite material.
Сера стабилизирует структуру и улучшает обрабатываемость материала. Sulfur stabilizes the structure and improves the workability of the material.
Увеличение концентрации углерода свыше 1,5 мас.% повышает хрупкость материала, что сокращает срок его службы. При уменьшении концентрации углерода менее 1,3 мас.% снижает прочность материала, что также сокращает срок службы. An increase in carbon concentration in excess of 1.5 wt.% Increases the brittleness of the material, which reduces its service life. By reducing the carbon concentration of less than 1.3 wt.% Reduces the strength of the material, which also reduces the service life.
При увеличении концентрации хрома свыше 5 мас.% снижается пластичность и плотность материала, а также происходит расслоение материала заготовок при прессовании - образование областей с недопустимо высокой пористостью, что приводит к браку. При снижении концентрации хрома ниже 3 мас.% уменьшается прочность и жаростойкость материала. With an increase in chromium concentration of more than 5 wt.%, The ductility and density of the material decreases, and the material of the workpieces is stratified during pressing - the formation of areas with unacceptably high porosity, which leads to marriage. When the chromium concentration decreases below 3 wt.%, The strength and heat resistance of the material decreases.
Увеличение концентрации меди выше 15 мас.% снижает эксплуатационные качества материала, в то время как его стоимость увеличивается. Уменьшение концентрации меди ниже 10 мас.% снижает прочность, пластичность, плотность и износостойкость материала. An increase in copper concentration above 15 wt.% Reduces the operational quality of the material, while its cost increases. A decrease in the concentration of copper below 10 wt.% Reduces the strength, ductility, density and wear resistance of the material.
Увеличение концентрации серы выше 0,2 мас.% ухудшает механические свойства материала. Снижение ее концентрации ниже 0,1 мас.% ухудшает обрабатываемость материала. An increase in sulfur concentration above 0.2 wt.% Affects the mechanical properties of the material. The decrease in its concentration below 0.1 wt.% Affects the workability of the material.
При промышленных испытаниях горловых колец были выявлены оптимальные соотношения компонентов в конечном составе материала для вставок по варианту I. Результаты сведены в табл.2. In industrial tests of the throat rings, the optimal ratios of the components in the final composition of the material for the inserts according to option I were revealed. The results are summarized in table 2.
Из табл.2 видно, что вставки, изготовленные из материалов составов 2-4, дают хорошую износостойкость, жаростойкость, легко обрабатываются, позволяют получить хорошее качество рабочих поверхностей. Срок службы в 4-8 раз выше, чем у горловых колец из чугуна. Наилучшие результаты получены при составе 3. From table 2 it is seen that the inserts made from materials of compositions 2-4, give good wear resistance, heat resistance, are easy to process, allow you to get good quality work surfaces. The service life is 4-8 times higher than that of the throat rings of cast iron. The best results were obtained with
Вариант II. Материал для вставок 7 и 8 готовят также как и в варианте I, только берут следующие компоненты в соотношении, мас.%: углерод 0,2-1,3 никель 1,5-3,0 медь 10,0-15,0 сера 0,2-0,5 железо остальное
Отличие этого материала от материала по варианту I состоит во введении никеля вместо хрома. Никель выполняет те же функции в материале, что и хром в варианте I.Option II. The material for
The difference between this material and material according to option I is the introduction of nickel instead of chromium. Nickel performs the same functions in the material as chromium in option I.
В табл.3 приведены конкретные составы материала по варианту II с характеристиками его работоспособности. Table 3 shows the specific compositions of the material according to option II with the characteristics of its performance.
Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что срок службы вставок, изготовленных из материалов составов 2-4, возрастает в 3-7 раз по сравнению с горловыми кольцами из чугуна. Наилучшие результаты получены при составе 3. The data table. 3 indicate that the service life of inserts made from materials of compositions 2-4 increases by 3-7 times in comparison with throat rings made of cast iron. The best results were obtained with
Сущность способа изготовления предлагаемого комбинированного горлового кольца поясняется фиг.3 и 4. The essence of the manufacturing method of the proposed combined throat ring is illustrated in figure 3 and 4.
Способ изготовления включает следующие операции:
- изготовление в первой пресс-форме прессованием заготовки полукорпуса 11 для полукорпуса 1 из порошков, по указанным выше технологии и из компонентов, с размерами, позволяющими изготовить полукорпус 1 с канавкой 2 и плоскостью 4 разъема при минимальных припусках (А ≈1 мм) на механическую обработку наружной поверхности 12 и торцов 13, 14, 15 (на фиг.3 и фиг.4 показаны эти припуски и размеры заготовок полукорпусов 11 и 16: Rк, Нк);
- изготовление во второй пресс-форме прессованием заготовки полукорпуса 16 для полукорпуса 3 аналогично заготовке полукорпуса 11, с размерами, отличными от заготовки 11, позволяющими изготовить полукорпус 3 с зубом 5 и плоскостью 4 разъема также при минимальных припусках на механическую обработку наружной поверхности 17, торцов 18, 19, 20 и зуба 5 (на фиг.4 показана высота зуба 5 - h3);
- изготовление цельной заготовки вставки 21 для полувставок 7 и 8 из материала и по технологии, описанным выше, с последующей горячей штамповкой, в форме полого эллипсовидного цилиндра, симметричного относительно двух взаимно перпендикулярных осей, с размерами, позволяющими выполнить рабочую поверхность 10 горлового кольца в теле полувставок 7 и 8 и закрепить заготовку вставки 21 в гнездах 22 и 23 заготовок полукорпусов 11 и 16 с зазором 24 между ними для последующей продольной разрезки заготовки вставки 21 на полувставки 7 и 8;
- соединение заготовок полукорпусов 11 и 16 с заготовкой вставки 21, как показано на фиг.3 и 4, в монолит либо при помощи пайки мелью, либо при помощи сварки, либо путем совместной пропитки медью заготовок полукорпусов 11 и 16 и заготовки вставки 21;
- продольная разрезка заготовки вставки 21 параллельно торцам 15 и 20 заготовок полукорпусов 11 и 16 по линии 25, делящей зазор 24 пополам;
- механическая обработка торцов 15 и канавки 2 восьми-десяти заготовок полукорпусов 11 с закрепленной неразъемно полувставкой 7 в специальном приспособлении для получения плоскости 4 разъема с замком 6 горлового кольца;
- механическая обработка торца 20 и зуба 5 также восьми-десяти заготовок полукорпусов 16 с закрепленной неразъемно полувставкой 8 в специальном приспособлении для получения плоскости 4 разъема с замком 6 горлового кольца;
- соединение заготовок полукорпусов 11 и 16 по плоскости 4 разъема с использованием замка 6, установка их в специальное приспособление и механическая обработка наружных поверхностей 12 и 17 заготовок полукорпусов 11 и 16 для создания технологической базы для дальнейшей механической обработки заготовки горлового кольца;
- установка полученной заготовки горлового кольца в специальное приспособление и его механическая обработка до требуемых размеров и шероховатостей, указанных в чертеже на данное горловое кольцо.The manufacturing method includes the following operations:
- manufacturing in the first mold by pressing the blanks of the half-
- manufacturing in the second mold by pressing the blank of the half-
- the manufacture of a single piece of the
- connection of the preforms of the half-
- a longitudinal section of the
- machining of the
- machining of the
- connection of the half-
- installation of the obtained throat ring blank in a special device and its mechanical processing to the required sizes and roughnesses indicated in the drawing for this throat ring.
Предлагаемый способ изготовления горловых колец обладает очевидными преимуществами перед известным способом. Во-первых, снижается расход металла за счет прессования заготовок полукорпусов без значительных припусков (11 и 16) и выбора конфигурации, близкой к конечным размерам: для заготовки полукорпуса 11, в котором в дальнейшем будет выполнена канавка 2, заготовка имеет одни размеры (с припуском около 1 мм на сторону), а для заготовки полукорпуса 16, в котором в дальнейшем будет выполнен зуб 5, - другие. Кроме того, отсутствуют припуски на разрезку заготовки на требуемые по высоте полуцилиндры. Заготовка вставки 21 имеет минимальную массу, так как ее конфигурация выбрана таким образом, чтобы толщина стенки позволяла выполнить полость 9 в теле заготовок вставки 21, а эллипсовидная форма ее сечения дает возможность снизить до минимума потери при продольной разрезке вставки 21. Во-вторых, применение метода порошковой металлургии позволяет получить заготовки полукорпусов 11 и 16 и вставки 21 с наперед заданными физическими и механическими свойствами. Прессование заготовки вставки 21, симметричной относительно двух осей, позволяет получить идентичные физико-механические свойства в каждой локальной зоне относительно осей симметрии, что не наблюдается при прессовании асимметричных деталей и создает значительные трудности при механической обработке. Горячая штамповка заготовки вставки 21 повышает ее механические свойства, увеличивая срок службы горлового кольца. В-третьих, соединение заготовок полукорпусов 11 и 16 с заготовкой вставки 21 пайкой медью, сваркой или совместной пропиткой медью упрощает конструкцию комбинированного горлового кольца в части получения неразъемного соединения полукорпусов 1 и 3 - полувставок 7 и 8 (после разрезки вставки). The proposed method for the manufacture of neck rings has obvious advantages over the known method. Firstly, metal consumption is reduced by pressing half-shell blanks without significant allowances (11 and 16) and choosing a configuration close to the final sizes: for a half-
Таким образом предлагаемые комбинированные горловые кольца для стеклоформующих машин и способ их изготовления обладают существенными преимуществами как по сравнению с прототипом - чугунными горловыми кольцами, так и с горловыми кольцами из легированной стали. По сравнению с чугунными горловыми кольцами срок службы предлагаемых в 4-8 раз выше при стоимости только в 1,3-1,8 раза выше. По сравнению с горловыми кольцами из легированной стали стоимость предлагаемых горловых колец в 5-8 раз ниже, а срок службы в 2-3 раза выше. Кроме того предлагаемые горловые кольца позволяют интенсифицировать теплоотвод от стекломассы и повысить производительность стеклоформующей машины, так как их теплопроводность более чем в 2,5 раза выше, чем у чугуна, и в 3-4 раза выше, чем у легированной стали. Thus, the proposed combined throat rings for glass-forming machines and the method of their manufacture have significant advantages both in comparison with the prototype - cast-iron throat rings, and with throat rings of alloy steel. Compared with cast-iron throat rings, the service life of those offered is 4-8 times higher with a cost of only 1.3-1.8 times higher. Compared to alloy steel neck rings, the cost of the proposed neck rings is 5-8 times lower, and the service life is 2-3 times higher. In addition, the proposed neck rings make it possible to intensify heat removal from the glass melt and increase the productivity of the glass forming machine, since their thermal conductivity is more than 2.5 times higher than that of cast iron and 3-4 times higher than that of alloy steel.
Claims (3)
Углерод 0,2 - 1,5
Медь 30,0 - 40,0
Железо Остальное
2. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что материал полувставок, имеет состав, мас.%
Углерод 1,3 - 1,5
Хром 3,0 - 5,0
Медь 10,0 - 15,0
Сера 0,1 - 0,2
Железо Остальное
3. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что материал полувставок имеет состав, мас.%
Углерод 0,2 - 1,3
Никель 1,5 - 3,0
Медь 10,0 - 15,0
Сера 0,2 - 0,5
Железо Остальное
4. Способ изготовления горлового кольца для стеклоформующей машины, включающий изготовление заготовок полукорпусов, механическую обработку плоскости их разъема, наружной и внутренней поверхностей, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы горлового кольца и улучшения качества поверхности стеклоизделий, повышения производительности стеклоформующей машины, формуют разновеликие заготовки корпусов и цельную вставку в форме полого эллипсовидного цилиндра прессованием и спеканием порошков с последующей пропиткой медью, производят горячую штамповку вставки, затем соединяют полукорпуса и вставку в монолит, после чего разрезают вставку по плоскости разъема.1. The throat ring for the glass forming machine, comprising half-shells made of heat-conducting material, contacting along the plane of the connector to form the forming cavity, characterized in that, in order to increase the life of the neck ring, improve the surface quality of the glass product, and increase the productivity of the glass forming machine, it is equipped with semi-inserts installed coaxially in the forming cavity of the half-shells with the formation of an integral connection and a working surface with a roughness of Ra = 0.04 - 0.16, m and poluvstavki half shell formed by powder metallurgy respectively a porosity of 30 - 40% and 10 - 15%, and impregnated with copper, half-shells and the material has a composition, in weight%.
Carbon 0.2 - 1.5
Copper 30.0 - 40.0
Iron Else
2. The ring according to claim 1, characterized in that the material of the half-inserts has a composition, wt.%
Carbon 1.3 - 1.5
Chrome 3.0 - 5.0
Copper 10.0 - 15.0
Sulfur 0.1 - 0.2
Iron Else
3. The ring according to claim 1, characterized in that the half-material has a composition, wt.%
Carbon 0.2 - 1.3
Nickel 1.5 - 3.0
Copper 10.0 - 15.0
Sulfur 0.2 - 0.5
Iron Else
4. A method of manufacturing a neck ring for a glass forming machine, including the manufacture of half-shell blanks, machining the plane of their connector, the outer and inner surfaces, characterized in that, in order to increase the life of the neck ring and improve the surface quality of glass products, increase the productivity of the glass forming machine, different-sized blanks of cases and a solid insert in the form of a hollow ellipsoidal cylinder by pressing and sintering powders, followed by impregnation with copper, zvodyat hot stamping insert half shell and then combined into a monolith insert, whereupon the insert is cut along parting line.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4927441 RU2015116C1 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Neck ring for glass forming machine and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4927441 RU2015116C1 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Neck ring for glass forming machine and method of its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015116C1 true RU2015116C1 (en) | 1994-06-30 |
Family
ID=21569714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4927441 RU2015116C1 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Neck ring for glass forming machine and method of its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2015116C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2558866C2 (en) * | 2008-04-08 | 2015-08-10 | Оуэнс-Броквэй Гласс Контейнер Инк. | Ring for glass vessel neck forming and method of making of ring for forming machine for their production |
-
1991
- 1991-03-19 RU SU4927441 patent/RU2015116C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Технологический регламент изготовления горловых колец. Московский машиностроительный завод Стеклоагрегат, М., 1974. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2558866C2 (en) * | 2008-04-08 | 2015-08-10 | Оуэнс-Броквэй Гласс Контейнер Инк. | Ring for glass vessel neck forming and method of making of ring for forming machine for their production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6579492B2 (en) | Forged in bushing article and method of making | |
| JPS6233425B2 (en) | ||
| EP0777043B1 (en) | Method for manufacturing cylinder blocks | |
| CN109414761B (en) | Method for producing sintered components | |
| EP0189508A1 (en) | Method of making short fiber preform | |
| JP2007270812A (en) | Piston for internal combustion engine | |
| EP0182959A1 (en) | Composite material reinforced with alumina-silica fibers including mullite crystalline form | |
| US20150246383A1 (en) | System and process for producing a metallic article | |
| JP2006300081A (en) | Method of manufacturing connecting rod | |
| RU2015116C1 (en) | Neck ring for glass forming machine and method of its production | |
| RU2558866C2 (en) | Ring for glass vessel neck forming and method of making of ring for forming machine for their production | |
| US4693293A (en) | Method of casting a machine part by fusing metal layers on both sides of a separting plate | |
| JPH10328804A (en) | Injection sleeve for die cast machine, bush for die cast machine and die cast machine using them | |
| US3656731A (en) | Tungsten-nickel-iron-molybdenum die casting shaping members | |
| US5972071A (en) | Aluminum alloy for piston and method for producing piston | |
| US4656100A (en) | Fiber reinforced material with matrix metal containing copper and reinforcing fibers containing alumina | |
| CN108747246A (en) | A kind of preparation method for squeezing the extrusion die of titanium or titanium alloy tube rod | |
| US4545825A (en) | Apex seals for high power rotary piston engines | |
| US3324772A (en) | Piston | |
| RU2052319C1 (en) | Method of making mouth ring for glass molding machine | |
| JPH10220278A (en) | Cylinder block of an internal combustion engine and manufacture of it | |
| JPS56109150A (en) | Cold chamber type die casting machine | |
| EP0178093A1 (en) | An improved metal core for use in plastics moulding | |
| JPH0560011A (en) | Silicon nitride inserted piston | |
| US4808486A (en) | Production method of machine parts and the machine parts thus produced |