CZ308392B6 - Zásobník práškových výlisků pro efektivní sintraci - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zásobníku práškových výlisků pro efektivní sintraci, který je složen z minimálně jednoho sintračního kanálu (2), který obsahuje koncové příruby (3) s otvory (6) a tepelné stínění (4). Sintrační kanály (2) jsou s výhodou pevně spojeny s koncovými přírubami (3) a po vložení výlisku (7) do sintračního kanálu (2) vznikne kontinuální průduch (8), který slouží pro odsání vzduchu před sintrací a udržení inertní atmosféry v průběhu sintrace.

Description

Zásobník práškových výlisků pro efektivní sintraci

Oblast techniky

Zásobník práškových výlisků pro efektivní sintraci řeší problematiku sintrace lisovaného polotovaru práškové směsi kovových prvků ve válcové stacionární nebo rotační stintrační peci za pomoci několika paralelních sintračních kanálů.

Dosavadní stav techniky

Prášková metalurgie je historicky nejstarším způsobem výroby kovových materiálů. První zmínky o jejím použití sahají do doby před pěti tisíci lety, kdy Egypťané znali výrobu kovového zlata z prášku. Původní, na tehdejší dobu nesmírně progresivní metody zpracování formou práškové metalurgie, jsou dnes nahrazeny automatizovanými technologickými celky s vysokou výtěžností a efektivitou.

Sintrace neboli spékání je jeden z metalurgických procesů, kdy práškový vstupní materiál je přeměněn na tuhou kovovou pseudoslitinu při teplotách nižších, než je teplota tání příslušných vstupních kovových surovin. Pro sintraci je typické použití příměsí k základnímu materiálu, které tvoří vazný spojovací materiál pseudoslitiny.

Proces sintrace je standardně využíván pro výrobu wolframových pseudoslitin s obsahem wolframu převyšujícím 90 % a dosahujícím až 96 % obsahu wolframu ve výsledném produktu. Sintrace se provádí ve vodíkové atmosféře s následnou ochrannou argonovou atmosférou. Z tohoto důvodu je potřeba použít tlakově těsné pece s dostatečnou plynovou těsností, která brání průniku vzdušného kyslíku do vnitřního prostoru sintrační pece.

Tento požadavek značně omezuje možnost rotačního způsobu sintrace, neboť rotující předmět je nutné držet po dobu několika desítek minut při teplotách přesahujících 1500 °C. Stávající technické řešení proto využívá stacionární způsob sintrace polotovarů, kdy je vylisovaný práškový polotovar stacionárně umístěn do sintrační pece a během sintrace se nijak nepohybuje. Tento způsob přípravy slitiny je vhodný pro hranaté tvary finálních produktů, nicméně není příliš vhodný pro válcově symetrické výstupní výrobky, neboť při přechodu z práškové do metalické formy dochází z důvodu plasticity nově vznikajícího materiálu k výrazné ovalitě výsledného slinku.

Typově existují dvě základní formy stacionárních sintračních pecí - zvonová, kdy jsou vzorky kladeny do keramické formy na nosnou podstavu, nebo válcová, v níž je vzorek položen do statického válcového tubusu pece. Výrazným omezením zvonové pece je celková efektivita vyrobených slinků v závislosti na ceně pece. Pro dosažení maximálně rovnoměrného rozložení teploty uvnitř je pec konstruována jako válcová. Standardní průměr pece je kolem 60 cm. V procesu sintrace se ale nesmí vzájemně dotýkat sintrované vzorky, což značně limituje jejich počet především u vzorků délky dosahující 45 cm a více, neboť je nutné je skládat pouze v okolí středu pece. Nevýhodou standardní stacionární - pece je možnost vložení pouze jednoho vzorku, jehož délka dosahuje maximálně délku stabilního teplotního pásma, které lze v ekonomicky přijatelné ceně pece dosáhnout okolo 100 cm.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny navrhovaným zásobníkem práškových výlisků pro efektivní sintraci podle tohoto vynálezu. Díky jeho vložení do vhodně navržené válcové pece je možné s vloženým výliskem rotovat a zároveň toto řešení umožňuje současně

- 1 CZ 308392 B6 sintrovat větší množství vzorků ve vzájemně oddělených sintračních kanálech. Rotace vzorku během slinovacího procesu zajišťuje téměř dokonalou rotační symetrii výsledného válcového slinku.

Vynález spočívá ve vytvoření nového typu zásobníku s paralelními keramickými kanály vzájemně uchycenými v koncové kovové přírubě. S přírubou jsou také spojeny těsnící a tepelně izolační prvky, které udržují aktivní centrální teplotní prostor ve vysoce homogenním stavu.

Vlastní paralelní kanály jsou vyrobeny z vysokoteplotní keramiky, která má dostatečnou teplotní i mechanickou odolnost. Každý kanál je izolován od vedlejšího. Jeho vnitřní průměr je možné volit dle vnějšího průměru výlisku, počet kanálů je omezen pouze celkovým průměrem válcové pece.

Celý zásobník je uložen v rotačních přírubách a může se volně otáčet ve vnitřním prostoru pece.

Objasnění obrázků na výkresech

Vynález bude podrobněji popsán na příkladech provedení zásobníků práškových výlisků pro efektivní sintraci s pomocí přiložených výkresů, kde se na Obr. 1 nachází zásobník se třemi vodícími sintračními kanály. Na Obr. 2 je zobrazen zásobník s devíti vodícími sintračními kanály. Výlisek vložený do sintračního kanálu je vyobrazen na Obr. 3. Obr. 4 znázorňuje výsledný slinek bez rotace zásobníku a Obr. 5 zobrazuje výsledný slinek při použití rotace zásobníku.

Příklady uskutečnění vynálezu

Zásobník 1 se třemi vodícími sintračními kanály 2 je v základní verzi technického řešení uveden na Obr. 1. Základním prvkem zásobníku je sintrační kanál 2, který je vložen do kovových koncových přírub 3. Sintrační kanál 2 je těsně před koncovými přírubami 3 teplotně izolován tepelným stíněním 4. Tepelné stínění je drženo u koncové příruby držákem 5. Sintrační kanál 2 je vyroben z vysokoteplotní keramiky, která má dostatečnou teplotní i mechanickou odolnost. Průměr sintračního kanálu 2 je o něco větší než průměr slinovamého materiálu. V koncové přírubě 3 jsou vytvořeny otvory 6, které slouží jednak jako část rotačního mechanismu vhodně konstruované rotační válcové pece, jednak jako průduch 8 pro odčerpání vzduchu před sintraci a kanál pro proudění pracovní a ochranné atmosféry. Výlisek 7 je před slinováním vložen do slinovacího kanálu 2. Jak je patrné z Obr. 3 mezi výliskem 7 a slinovacím kanálem 2 vznikne po celé délce průduch 8, ze kterého je odčerpán vzduch před sintraci a vháněna pracovní atmosféra v průběhu sintrace.

Tvar výsledného produktu závisí od způsobu sintračního postupu. V případě stacionárního ohřevu dle Obr. 4 je výsledný slinek 9 vlivem gravitačních sil ve fázi plasticity výrazně oválný. V případě rotačního slinování je výsledný slinek 9 po celé své délce téměř ideálně válcově symetrický.

Průmyslová využitelnost

Průmyslové využití zásobníků práškových výlisků pro efektivní sintraci lze očekávat především na pracovištích požadujících vysokou rotační symetrii válcových slinků, které slouží jako polotovary pro následné zpracování v oblasti obranného průmyslu.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   -2 CZ 308392 B6

   1. Zásobník práškových výlisků pro efektivní sintraci, vyznačující se tím, že je složen z minimálně jednoho sintračního kanálu (2) z vysokoteplotní keramiky, který obsahuje 5 před koncovými přírubami (3) s otvory (6) tepelné stínění (4), přičemž příruby (3) jsou opatřeny úchytem pro slinovací proces jak ve stacionárním, tak rotačním režimu, dle sintrační pece.
2. 2. Zásobník práškových výlisků pro efektivní sintraci podle nároku 1, vyznačující se tím, že ίο sintrační kanály (2) jsou pevně spojeny s koncovými přírubami (3) a po vložení do výlisku (7) vznikne kontinuální průduch (8), který slouží pro odsání vzduchu před sintraci a udržení inertní atmosféry v průběhu sintrace.
3. 3. Zásobník práškových výlisků pro efektivní sintraci podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, is že souprava vydrží teplotu v nechráněném poli minimálně 1650 °C.