CS251972B1 - Sposob přípravy výliskov izostatickým lisováním - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká problému zlepšenia mechanických vlastností z tvrdých práškových materiálov vyrobených izostatickým lisováním. Podstata přípravy výliskov spočívá v tom, že na práškový keramický materiál, ktorého částice sú obalené organickým spojivom, sa posobí rozpúšťadlom vo formě pár, ktoré rozpúšťa organické spojivo v čase 1 až 20 hod. pri tlaku 0,1 až 0,2 MPa. Následné sa izostaticky lisuje tlakom do 400 MPa pri teplote nižšej, ako je teplota topenia lisovaného materiálu, a suší pri teplote nižšej, ako je zápalná teplota pár rozpúšťadlá. Sposob přípravy výliskov možno využiť pri výrobě špeciálnej keramiky a v práskovej metalurgii.

Description

251972

Vynález sa týká spůsobu přípravy výlis-kov izostatickým lisováním z práškovéhomateriálu, ktorého částice sú upravené or-ganickým spojivom.

Pri výrobě velkých, tvarovo zložitých sú-čiastok z práškových materiálov sa používáizostatické lisovanie. Pri tomto sa prášok u-miestnený v elastickej formě, tvaru hotovejsúčiastky, lisuje všestranným tlakom kva-paliny, účinkom ktorej dochádza k rovno-mernej deformácii a zhutneniu výlisku. Cie-l'om tejto operácie je získat polotovar poža-dovaného tvaru a rozmerov, určený pre dal-šie spracovanie. Důležitým kritériom kvali-ty výliskov je ich tuhost, ktorú možno vy-jádřit mechanickými vlastnosťami ako súpevnost v ohybe, pevnost v tlaku a iné. Tie-to zabezpečujú odolnost výlisku proti jehomechanickému poškodeniu pri spekaní. Zvý-šené nároky na odolnost proti mechanic-kému poškodeniu sú kladené na výlisky, kto-ré sú po lisovaní podrobené operáciám me-chanického spracovania ako napr. sústruže-nie, vřtanie, frézovanie a pod. Súdržnosť prášku je daná účinkom adhéz-nych a kohézných sil pňsobiacich v styč-ných plochách medzi časticami. Velkosttýchto sil a z toho vyplývajúca tuhost vý-lisku je u práškových materiálov najviac zá-vislá na velkosti styčnej plochy medzi čas-ticami, inými slovami na velkosti měrnéhopovrchu prášku. So zjemňováním prášku,t. j. so zvačšovaním jeho měrného povrchusa tuhost výlisku zvyšuje. V případe izosta-tického lisovania velmi jemných práškov srozmermi častíc po-riadku mikrometre, jemožné dosiahnuť relativné dobrú tuhost vý-liskov i pri lisovaní prášku bez přísad o-vplyvňujúcich jeho lisovatelnosť. Tažkostivznikajú pri lisovaní velmi tvrdých, napří-klad keramických práškov řádové desiat-ky mikrometrov, kde tuhost výliskov po i-zostatickom lisovaní je velmi nízká. Také-to prášky sa používajú v prípadoch, keď polisovaní sa má získat pórovitý výlisok, kto-rý sa speká za spolupůsobenia chemickýchreakcií.

Ide například o spekanie pri súčasnej re-dukcii povrchových oxidických vrstiev práš-ku, spekanie spojené s transformáciou vý-chodiskových fáz na požadované fázy v re-akčnej plynnej atmosféře a pod. V takých-to prípadoch je možné tuhost izostaticky li-sovaných súčiastok ovplyvňo-vať pomocourůzných přísad zlepšujúcich lisovatelnosťprášku a zvyšujúcich adhézne a kohézne si-ly medzi časticami.

Pri doterajších sposoboch izostatickéholisovania práškových materiálov pri izbo-vej teplote sa prášok lisuje obvykle v u-zatvorenom puzdre z elastického poddajné-ho materiálu napr. z gumy, plastu a pod.Súčiastky sa lisujú najčastejšie bez spojivapri tlaku najmenej 100 MPa pri izbovej tep-lotě alebo pri iných teplotách, ktoré sú všakpodstatné nižšie ako je spekacia teplota da-ného materiálu. Potom sa výlisky podlá po- třeby opracovávajú na běžných obrábacíchstrojoch na želaný tvar. Na zvýšenie tuhos-ti izostaticky lisovaných súčiastok sa pou-žívajú rožne přísady, ktoré sa do prášku pri-dávajú ešte před jeho lisováním. Tieto sapo vybraní výlisku z puzdra odstránia ohre-vom na teploty, pri ktorých nastáva ichsublimácia alebo spálenie. Na zmenšenietrenia medzi časticami a zvýšenie tuhostiprášku sa obvykle používá přísada 1 až 5hmot. % vosku, a to buď vo formě jemného prášku, alebo vo formě emulzie. Známyje sposob pridávania vosku vo formě horú-ceho benzolového roztoku, ktorý je homo-génne rozmiešaný s keramickým práškom.Po odstránení rozpúšťadla je voskom oba-lený prášok přetlačený cez šito za účelomzískania sypkej tvarovatelnej hmoty, ktorása dalej izostaticky lisuje tým istým sposo-bom, ako čistý prášok. Nevýhodou uvede-ných spůsobov zvyšovania tuhosti výliskuje, že vypalováním vosku sa obyčajne tvoriaprodukty krakovania, ktoré nie je možnéspolahlivo z výlisku odstrániť, a ktoré ne-priaznivo vplývaiú na priebeh spekania prispolupůsobení chemických reakcií. Nevýho-dou je tiež zhoršenie sypných vlastností zme-sí.

Pri zvyšovaní tuhosti výliskbv sa ako pří-sada používajú tiež různé organické spojivá,napr. methylcelulóza, nitrocelulóza, poly-styrol a pod. Sú to 1'ahko odkúritelné spoji-vá, ktoré sa najčastejšie pridávajň vo forměroztoko v, ktoré sa před lisováním ho-mogénne rozmiešajú s keramickým práš-kom, takže vznikne plastická tvarovatel'-ná zmes, v ktorej sú jednotlivé částice do-konale obalené spojivom. Takúto zmes mož-no připravit i takým spůsobom, že sa spoji-vo do keramického materiálu přidá v práš-kovej formě a zmes sa zmieša spolu s roz-púšťadlom, ktoré rozpustí přítomné spojivo,ktoré potom obalí častíce prásku a zabez-pečí vazbu medzi nimi. Uvedené spósobyzvyšovania pevnosti výliskov sa používajú priběžných sposoboch lisovania keramickýchpráškov v kovových formách alebo v konti-nuálnych pretlačovacích lisoch, kde je mož-né lisovaný prášok 1'ahko spracovat vo for-mě tvarovatelnej plastickej hmoty.

Uvedený sposob zvyšovania pevnosti vý-liskov však nie je možné použit pri izosta-tickom lisovaní tvrdých práškových mate-riálov v elastických formách. Najvačšieproblémy vznikajú pri plnění foriem. Vzhla-dom na radiálně zníženie sypných vlastnos-tí zmesi, v důsledku přítomnosti polotekuté-ho alebo tekutého "spojiva, dochádza pri pl-nění foriem k vzniku různých anomálií, akosú uzatvorené vzduchové bubliny, nerovno-měrná hustota zmesi, nevyplněné odlahlé azničené miesta výlisku a pod. Výsledkom to-ho je vznik zdeformovaných výliskov, ktorénie je možné pre dalšie spracovanie použit.

Nedostatky uvedených spůsobov odstra-ňuje sposob přípravy výliskov izostatickým

Claims (2)

I 251972 5 lisováním z práškového keramického mate-riálu, ktorého častíce sú upravené organic-kým spojivom, ako sú deriváty celulózy, po-lyetylén, polystyrén, akryiáty v množsíve íaž 20 % hmot, ktorého podstatou je, že naupravený práškový keramický materiál sapůsobí organickým rozpúšťadlom vo forměpár, ktoré rozpúšťa organické spojivo v čase1 až 20 hod. pri tlaku 0,1 až 0,2 MPs. Násled-né sa zmes izostaticky lisuje tlakom do 400MPa pri teplote nižšej ako je teplota tope-nia lisovaného materiálu a suší sa pri tep-lete nižšej ako je zápalná teplota pár roz-púšťadla. Velkost častíc prášku može bv' až do 200gm. Množstvo organického spojiva závisíod granulometrického zloženia prášku a odpožadovanej pevnosti výlisku. Množstvo roz-púšťsdla potřebné na rozpustenie organic-kého spojiva pri úpravě prásku sa volí tak.,aby vznikla lehko miešateTná polotekutá cžtekutá suspsnzia. v ktorej každá častica jeobalená roztokom spojiva. Zo zhomogenízo-vanej snspenzie sa potom odstráni organic-ké spojivo odpařením na vol'nom vzduchu ale-bo vo vákuu do 5 . 10 ~ 2 Pa pri teplote nižšejako je zápalná teplota pár rožpúšťadla. Čins-točne alebo úplné vytvrdená hmota sa dá-le j zjemní niektorými zo známých sposobov,ako je napr. pretiáčsnie cez šito, mlniie vguťových mlynoch a pod. Týmto sposobomsa získá granulačná zmes, v ktorej jednotli-vé částice prášku sú pokryté rovnoměrnouvrstvou íuhébo organického spojiva. Zmes sa.vyznačuje vysokou sypnos:’ou, čn umožňujel'ahké a homogenně naplnenio elastickýchforiem, a to bez ohradu na tvar a rozměryvýlisku. Po naplnění a uzatvorení formy sa tátovakuuje na tlak do 5 . 10 3 Pa s cifďoin od-strániť vzduch s volného priestoru medzigranulami. Po, odstranění vzduchu sa dovnútra formy privedie rozpúšfadlo v plyn-nom stave o tlaku rovnajúcemu sa přibliž-né tlaku okolitej atmosféry. Páry rozpňš-ťadla rovnoměrně vyplnia volný priestor me- 6 dzi granulami zmesi, pričom ich účinkemdochádza k zmakčeniu přítomného spojiva.Čas posobenia pár rozpás vadla na organickéspojivo sa pohybuje v rozsahu od 1 do 20hod. Prášok spolu so zmakčeným spojivom sapotom izostaticky lisuje pri tlaku do 400MPa pri izbovej teplote alebo pri teplotáchpodstatné nižších, ako je spekacia teplotadaného materiálu. V dosedku lepiaceho ú-činku zmákčeného spojiva a za spolupósobe-nia izostatického tlaku nastane těsné spoje-nie jednotlivých častíc prášku. Po odstrá-není elastického obalu sa výlisok nakoutecvysuší pri teplote nižšej ako je zápalná tep-lota pár rožpúšťadla. Pri tomto dochádza kodstranenim rožpúšťadla a. k definitívnemuvytvrdeniu výlisku. Popísaný spósob bol použitý pri izostatic-kom lisovaní práškového kremíka. Lisova-ný prášok bol připravený mletím polovodi-čového kremíka vysokej čistoty o tvrdostiHM 100==1 250. Maximálny rozměr častíc prášku bol 50μτη. Prášok bez organického spojiva sa vy-značoval velmi zlou lisovatelnosťou, čo saprejavovalo v mimoriadne nízkej tuhosti vý-liskov. Pevnosť v tlaku Lola nižšia ako 4,7MPa. Připravili sa granule obsahu júce 1,5pere. hmot. polymetylmetekryláíu rozpuště-ného v chloroforme a lisovali sa izostatickytlakom 400 MPa. Pevnosť výliskov spojivombez posobenia pár chloroformu holá 4,7 MPa.V rovnako upravenej dalšej vzorke sa vsádz-ka před lisováním vyevakuovala vodnou vý-vevou tlakom 1 590 Pa a působilo sa na ňuparami chloroformu počeš 2 hodin. Pevnostv tlaku výsledného výlisku za, tých istýchpodwienok ako v prvom orípsde bolí? 19,8MPa, Okrem vysokej pevnosti sa výlisky pře-tavovali homogénnoi! struktúrou v celom ob-jeme, a to bez ohfadn na ich tvar a rozmě-ry. Uvedený spósob možno použit pri přípra-vě výrobkov špeciálnej keramiky a v prás-ko ve j metalurgii. P R E D Μ E T

1. Spftsob přípravy výliskov izostatickýmlisováním z keramického alebo kovovéhopráškového materiálu, ktorého častíce súupravené organickým spojivom, ako sú deri-váty celulózy, polyetylén, polystyrén, akry-láty v množstve 1 až 20 % hmot., vyznaču-júci sa tým, že na upravený práškový kera-mický alebo kovový materiálu sa posobí or-ganickým rozpúšťadlom vo formě pár, ktorérozpúšťa organické spojivo v čase 1 až 20 vynalezu hod. pri tlaku 0, L až 0,2 MPa, následné saizostaticky lisuje tlakom do 400-MPa pri tep-lotě nižšej ako je teplota topenia lisované-ho materiálu a suší sa pri teplote nižšej akoje zápalná teplota pár rožpúšťadla.

2. Sposob přípravy výliskov. podřa bodu 1,vyznačujúci sa tým, že před posobením roz-púšťadla vo formě pár sa z priestoru me-dzi granulami upraveného prášku evakujevzduch na tlak do 1,3 Pa.