Изобретение относитс к области обработки материалов сверхвысоким давлением и в частности к устройст- .вам дл синтеза сверхтвердых материалов с
Известно устройство дл создани сверхвысокого давлени , содержащее соосно установленные конические пуансоны и матрицу с поддерживающими кольцами, в центральном отверстии . которой размещен контейнер с образцом и электроподогревателем и составные цилиндро-конические прокладки размещенные между рабочей частью пуансона и внутренней поверхностью мат рицы Недостатком устройства вл етс его небольшой срок службы из-за невысоких прочностных характеристик пуансона Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл создани сверхвысокого давлени , содержащее .соосно установленные, скрепленные ino боковой поверхности пуансоны, сос то щие из опорной и рабочей частей, и составную матрицу, выполненную из кольцевых элементов, разделенных сжимаемыми электроизолирующими прокладками , снабженную поддерживающими кольцами, и контейнер с образцом, ;размещенный в осевом отверстии мат рицЫе Недостатком этого устройства вл етс малый срок службы и недостаточно высока Надежность о Малый срок службы определ етс разрушением рабочих частей пуансонов о При изготовлении всех элементов устройства из стали и без применени твер дых сплавов сверхвысокое давление в нем не достигаетс из-за разрушени пуансонов Недостаточна надежность устройства вызвана перекосом матрицы в пр цессе нагружени из-за отсутстви автоюстировки устройства и трудностью введени датчиков внутрь реакц онного объема через сжимаемые пластичные прокладки о Целью изобретени вл етс повышение срока службы и увеличение надежности устройства Поставленна цель достигаетс те что предлагаемое устройство дл соз дани сверхвысокого давлени содерж соосно установленные, скрепленные п боковой поверхности пуансоны, состо щие из опорной и съемной рабочей частей, пластичные мет аллические кольцевые втулки, коаксиально уста новленные на рабочих част х пуансонов , с кольцевь1ми выемками, выполненными на пересечении боковых и торцевых поверхностей втулок, обращенными к матрице и контактирующими с ее торцевой поверхностью и повер ностью центрального отверсти , составную матрицу, выполненную из кольцевых элементов, разделенных электроизолирующими прокладками с размещенными в них электровводами, и снабженную поддерживающими кольцами, и контейнер с образцом, размещенный в осевом отверстии матрицы Применение втулок, установленных на рабочих част х пуансонов, позвол ет обеспечить необходимую всестороннюю поддержку пуансонов при нагружении , предотвратить вытекание материала контейнера из рабочего объема при увеличении давлени и тем самым увеличить срок службы устройства Наличие кольцевых выемок на втулках обеспечивает центровку устройства и облегчает его сборку. Съемна рабоча часть пуансона , позвол ет обеспечить автоюстировку устройства при нагружении„ Опорна часть пуансона благодар подвижной рабочей части практически не изнашиваетс Электроизолирующа прокладка выполнена тонкой (отношение толщины i прокладки к внешнему диаметру кольцевого элемента 1:50-1:100), так как тонка прокладка мало измен ет свою толщину при задавливании и не находитс в состо нии пластического течени , поэтому проход щие через нее электровводы обеспечивают надежный контакт с датчиками внутри рабочего объема Совокупность всех этих признаков повышает надежность устройства На фиГо1 изображено предлагаемое устройство дл создани сверхвысокого давлени в разрезе; на и 3 варианты выполнени рабочих частей пуансона; на фиГо4 - выполнение торцевых поверхностей кольцевых элементов матрицы с размещенной между ними электроизолирующей прокладкой Устройство содержит соосно установленные опорные 1 части пуансонов, скрепленные поддерживающими кольцами 2j, 3j t, и рабочие 5 части пуансонов , пластичные металлические кольцевые втулки 6, составную матрицу, выполненную из- кольцевых элементов 7 и поддерживающих колец 8, 9 и 10, разделенных тонкой изолирующей прокладкой 11 с электровводами 12, В осевом отверстии кольцевого элемента 7 матрицы размещен контейнер 13 с образцом 14. Дл увеличени поддержки рабочих 1 частей пуансонов при нагружении кольцевые втулки 6 могут быть выпол нены составными из деталей 15 и 16, у которых твердость материалов увеличиваетс в направлении к опорным част м пуансоновс Дл уменьшени усили -пресса и величины эффективных напр жений в рабочих 5 част х пуансонов они могут быть выполнены составными из ци линдрических 17, 18 и/или усеченных конических 19 элементово Дл уменьшени величины контактного напр жени поверхности 19 и 20 рабочих 5 частей пуансонов, обра щенные к опорной 1 части пуансонов и к образцу 1, выполнены выпуклыми и вогнутыми соответственное Увеличение запирающего давлени в прокладке 11 достигаетс при наличии кольцевых выступов 21 на обращенных одна к другой то$)цевых поверхност х 22 кольцевых элементов 7 матрицыо Дл облегчени сборки устройства кольцевые втулки 6 или детали 1б выполнены с кольцевыми выемками 23« Сборка устройства производитс следующим образом. На нижнюю опорную плиту пресса устанавливаетс опорна 1 часть пуансона с поддерживающими кольцами 2, 3 и 4., На опорную часть пуансона ставитс рабоча 5 ча.сть пуансона с втулкой бис нижней частью контейнера 13о Нижний кольцевой элемент 7 матрицы с поддерживающими кольцами 8, 9 и 10 ставитс на втулку 6 таким образом, чтобы кольцевой элемент 7 матрицы вошел в кольцевую выемку 23о На плоскую верхнюю поверхность 22 матрицы устанавливаетс прокладка 11 с электровводами 12, а образец 1А размещаетс внутри контейнера 13о На прокладку ставитс верхний кольцевой элемент 7 матрицы с поддерживающими кольцами 8, 9 и 10, а в его осевое отверстие закладываетс верхн половина контейнера 13о Установка рабочей части пуансона 5, кольцевой втулки 6 и опорной 1 части пуансона с поддерживающими кольцами 2, 3 и аналогична сборке устройства в его нижней части Устройство работает следующим образом. 776 Усилие от пресса передаетс через опорные 1 части пуансонов рабочей 5 части пуансонов и пластичные втулки 6, которые деформируютс , оказыва эффективную поддержку рабочим 5 част м пуансонов, сжимающих контейнер. 13 с образцом Благодар поддержке рабочие 5 части пуансонов не разрушаютс , а, двига сь внутрь осевого отверсти матрицы вызывают увеличение давлени с Наход сь в состо нии пластического течени , втулки 6 передают усилие на кольцевые элементы 7 матрицы, повыша их прочностные свойства и генериру давление в прокладке 11 между кольцевыми элементами 7, благодар чему вытекани контейнера 13 через прокладку 11 матрицы не происходите В прототипе недостаточна соосность устройства приводит к по влению закручивающего момента , который может вызвать поломку пуансонов В предлагаемом устройстве этот недостаток устран етс за счет свободно перемещающихс по поверхност м опорных 1 частей пуансонов их рабочих 5 частейо Вследствие этого обеспечиваетс автоюстировка устройства Стальные втулки 6 надежно запирают рабочий объем при любой высоте рабочих 5 частей пуансонов. Этот фактор определ ет величину объема, в котором можно достигнуть заданного давлени при определенной сжимаемости материала контейнера и образца, т„ео эффективность работы устройствао Тонка прокладка 11, обладающа низ- . кой пластичностью и малой толщиной по сравнению с внешним диаметром кольцевых элементов 7 матрицы, не подвержена течению при нагружении и мало измен ет свою толщину, поэтому электровводы 12 работают надежно и не разрушаютс , Сочетание съемных рабочих 5 частей пуансонов с металлическими пластичными втулками б позвол ет получить давление 60 кбар в объеме более 200 см без применени дефицй.тных твердосплавных материалов и удешевить устройство по сравнению с прототипом , где указанное, давление при зготовлении всех деталей из стали не достигаетс . Благодар юстировке опуски на изготовление деталей од-, норазового пользовани в предлагаеом устройстве достигают 100 мкм. в TO же врем юстировку и изготовление прокладок в известном устройстве необходимо осуществл ть с точностью пор дка 1 мкм Предлагаемое устройство было подвергнуто испытанию при давлении 60 кбар и 1500°С (реакционный объем 200 смЗ, втулки 6 из ст, 3 или аустенитовой стали, прокладка 11 из асбестовой ткани) и выдержало при вы полнении пуансоНов из стали более 200 циклов нагружени , в то врем как в известном устройстве (при вы10278 5 10 15 78 полнении пуансонов из стали) указанное давление не достигалось„ При выполнении пуансонов в предлагаемом устройстве из твердого сплава ВК устройство проработало 1 год (более 200 нагружений, бОО ч), причем трещин и вм тин не наблюдалось , что свидетельствует о достижеНИИ поставленной цели - повышение срока службы и надежности предложенного устройства (в то врем как в известном устройстве рабоча часть пуансонов при этих услови х разрушаетс )о