RU121193U1

RU121193U1 - INSTALLATION FOR ISOSTATIC PRESSING OF PRODUCTS FROM POWDER MATERIALS

Info

Publication number: RU121193U1
Application number: RU2012119653/03U
Authority: RU
Inventors: Павел Алексеевич Кузнецов; Алексей Вахтангович Гоциридзе; Дмитрий Геннадьевич Дымкин
Priority date: 2012-05-12
Filing date: 2012-05-12
Publication date: 2012-10-20

Abstract

1. Установка для изостатического прессования изделий из порошковых материалов, содержащая силовую раму в виде колонн, установленных на основании, верхнюю и нижнюю неподвижные плиты, пуансон, силовой гидроцилиндр, жесткий контейнер, составной эластичный формующий элемент, подвижную траверсу, установленную на колоннах между верхней и нижней плитами, нижняя плита выполнена со сквозным центральным отверстием и установлена над основанием с зазором с помощью промежуточных опор, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным силовым гидроцилиндром, установленным на подвижной траверсе, и дополнительным пуансоном, траверса выполнена со сквозным центральным отверстием для штока дополнительного силового гидроцилиндра, а шток дополнительного силового гидроцилиндра жестко соединен с дополнительным пуансоном. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный силовой гидроцилиндр закреплен на подвижной траверсе с зазором с помощью промежуточной опоры. ! 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что снизу траверсы закреплен жесткий кольцевой прижим. ! 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что составной формующий элемент включает верхнюю и нижнюю части, выполненные в виде фигурных втулок. 1. Installation for isostatic pressing of products from powder materials, containing a power frame in the form of columns installed on the base, upper and lower fixed plates, a punch, a power hydraulic cylinder, a rigid container, a composite elastic forming element, a movable crossbeam installed on the columns between the upper and bottom plates, the bottom plate is made with a through central hole and installed above the base with a gap using intermediate supports, characterized in that the installation is equipped with an additional hydraulic power cylinder installed on a movable crosshead, and an additional punch, the crosshead is made with a through central hole for an additional power rod hydraulic cylinder, and the rod of the additional power hydraulic cylinder is rigidly connected to the additional punch. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the additional hydraulic power cylinder is fixed on the movable cross-beam with a gap by means of an intermediate support. ! 3. An installation according to claim 1, characterized in that a rigid annular clamp is fixed at the bottom of the traverse. ! 4. Installation according to claim 1, characterized in that the composite forming element includes upper and lower parts made in the form of shaped sleeves.

Description

Полезная модель относится к порошковой металлургии, а именно к установкам для изостатического прессования изделий из порошков с помощью эластичных сред, т.е. к установкам для эластостатического прессования, и может быть использована на металлургических и машиностроительных заводах, производящих изделия из порошков.The utility model relates to powder metallurgy, and in particular to plants for isostatic pressing of powder products using elastic media, i.e. to plants for elastostatic pressing, and can be used in metallurgical and engineering plants manufacturing products from powders.

Известна пресс-форма для прессования изделий из сыпучих материалов (SU 873573, МПК B28B 3/00, опубликовано 30.11.83), включающая матрицу, ступенчатый пуансон с закрепленными на нем тягами и выталкиватель, связанный с тягами запорным механизмом, эластичный прессующий элемент, закрепленный в матрице. Недостатком пресс-формы является одностороннее нагружение, позволяющее получать изделия только простой формы.A known mold for pressing products from bulk materials (SU 873573, IPC B28B 3/00, published 30.11.83), including a die, a step punch with rods attached to it and an ejector connected to the rods by a locking mechanism, an elastic pressing element fixed in the matrix. The disadvantage of the mold is one-sided loading, which allows to obtain products of only a simple form.

Известна установка для изостатического формования порошков (патент США 3867077, МПК В30В 11/00; В30В 5/02, опубликовано 18.02.75). Установка содержит силовую раму в виде колонн, установленных на основании, верхнюю и нижнюю неподвижные плиты, пуансон, силовой гидроцилиндр, жесткий составной контейнер, составной эластичный формующий элемент, упор для контейнера, поворотный стол и механизм его поворота, механизм подъема поворотного стола, а также механизм перемещения упора. Недостатками данной установки являются сложность конструкции и одностороннее нагружение, поэтому номенклатура прессуемых изделий весьма ограничена.A known installation for isostatic molding of powders (US patent 3867077, IPC B30B 11/00; B30B 5/02, published 02/18/75). The installation comprises a power frame in the form of columns installed on the base, upper and lower fixed plates, a punch, a power hydraulic cylinder, a rigid composite container, a composite elastic forming element, an emphasis for the container, a rotary table and its rotation mechanism, a rotary table lifting mechanism, and stop movement mechanism. The disadvantages of this installation are the design complexity and one-sided loading, so the range of pressed products is very limited.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату прессования является установка для изостатического прессования изделий из порошковых материалов (патент РФ на полезную модель №88604, МПК B28B 3/02; B28B 7/10, опубликован 20.11.2009). Установка содержит силовую раму в виде колонн, установленных на основании и скрепленных верхней неподвижной плитой, нижнюю плиту со сквозным центральным отверстием, установленную над основанием с зазором с помощью промежуточных опор, пуансон, силовой гидроцилиндр, закрепленный в основании, жесткий составной контейнер, составной эластичный формующий элемент, подвижную траверсу, установленную на колоннах между верхней и нижней плитами. Недостатками прототипа являются ограничения по высоте и форме изделий из-за возможной неравномерности плотности, вызванной односторонним приложением нагрузки на прессуемый порошок, помещенный в составной эластичный формующий элемент. При прессовании высоких изделий, например, трубчатых изделий с большим отношением высоты к толщине стенки, из-за потерь на трение эластичного материала о стенки жесткого контейнера происходит падение давления по высоте изделия, что приводит к существенной неравномерности плотности изделия по высоте. Кроме того, при несимметричной неравномерной разгрузке происходит разрушение изделия, вызванное появлением в нем растягивающих напряжений. Указанные недостатки еще более явно проявляются при прессовании изделий сложной формы, например, ступенчатых втулок, стержней с буртами или ребрами и др. При одностороннем прессовании бурты на средней части втулки при разгрузке разрушаются эластичным формующим элементом.Closest to a utility model in terms of technical nature and the achieved pressing result is an installation for isostatic pressing of products from powder materials (RF patent for utility model No. 88604, IPC B28B 3/02; B28B 7/10, published November 20, 2009). The installation comprises a power frame in the form of columns mounted on the base and fastened by the upper fixed plate, a lower plate with a through central hole mounted above the base with a gap using intermediate supports, a punch, a power hydraulic cylinder fixed in the base, a rigid composite container, composite elastic forming an element, a movable beam, mounted on columns between the upper and lower plates. The disadvantages of the prototype are restrictions on the height and shape of the products due to the possible uneven density caused by the unilateral application of the load on the pressed powder, placed in a composite elastic forming element. When pressing tall products, for example, tubular products with a large ratio of height to wall thickness, due to friction losses of the elastic material on the walls of the rigid container, a pressure drop occurs over the height of the product, which leads to a significant non-uniformity of the product density along the height. In addition, with asymmetric uneven unloading, the product is destroyed due to the appearance of tensile stresses in it. These shortcomings are even more pronounced when pressing products of complex shape, for example, stepped bushings, rods with collars or ribs, etc. When unilaterally pressing collars on the middle part of the bush during unloading are destroyed by an elastic forming element.

Задачей полезной модели является создание установки для изостатического прессования изделий широкой номенклатуры и высокого качества за счет обеспечения двустороннего нагружения и разгрузки формующей эластичной среды. При двустороннем нагружении уменьшается влияние трения, а разгрузка происходит плавно и симметрично, следовательно, изделие не разрушается.The objective of the utility model is to create an installation for isostatic pressing of a wide range of products and high quality by providing two-sided loading and unloading of the forming elastic medium. With bilateral loading, the effect of friction is reduced, and unloading occurs smoothly and symmetrically, therefore, the product is not destroyed.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

Установка для изостатического прессования изделий из порошковых материалов, содержащая силовую раму в виде колонн, установленных на основании и скрепленных верхней неподвижной плитой, нижнюю плиту со сквозным центральным отверстием, установленную над основанием с зазором с помощью промежуточных опор, пуансон, силовой гидроцилиндр, закрепленный в основании, жесткий составной контейнер, составной эластичный формующий элемент, подвижную траверсу, установленную на колоннах между верхней и нижней плитами, снабжена дополнительным силовым гидроцилиндром, установленным на подвижной траверсе, причем траверса выполнена со сквозным центральным отверстием для штока дополнительного гидроцилиндра, а шток дополнительного гидроцилиндра жестко соединен с дополнительным пуансоном. Дополнительный гидроцилиндр может быть установлен на траверсе с зазором с помощью промежуточной опоры. Снизу подвижной траверсы соосно контейнеру может быть закреплен кольцевой прижим для фиксации и зажима контейнера. Составной эластичный формующий элемент может включать верхнюю и нижнюю части, выполненные в виде фигурных втулок.Installation for isostatic pressing of products from powder materials, containing a power frame in the form of columns installed on the base and fastened by an upper fixed plate, a lower plate with a through central hole mounted above the base with a gap using intermediate supports, a punch, a power hydraulic cylinder fixed in the base , a rigid composite container, a composite elastic forming element, a movable traverse mounted on columns between the upper and lower plates, is equipped with an additional power a hydraulic cylinder mounted on a movable traverse, and the traverse is made with a through central hole for the rod of the additional hydraulic cylinder, and the rod of the additional hydraulic cylinder is rigidly connected to the additional punch. An additional hydraulic cylinder can be installed on the traverse with a gap using an intermediate support. From the bottom of the movable crosshead, an annular clip can be fixed coaxially to the container for fixing and clamping the container. The composite elastic forming element may include upper and lower parts made in the form of curly bushings.

Благодаря вышеуказанной совокупности признаков существенно расширяются технологические возможности использования предлагаемой установки для изготовления заготовок широкой номенклатуры и высокого качества. Дополнительный силовой гидроцилиндр, установленный над подвижной траверсой, позволяет совместно с основным силовым гидроцилиндром плавно и независимо нагружать и разгружать как снизу, так и сверху эластичный формующий элемент, что снижает влияние трения, а, следовательно, позволяет прессовать изделия из порошков с более равномерным распределением плотности по высоте (в общем случае по объему). Двустороннее нагружение позволяет использовать более сложные схемы прессования порошковых материалов и за счет использования многосоставных формующих элементов получать изделия более широкой номенклатуры, например, ступенчатые стержни и втулки, стержни с фланцами или поперечными ребрами, фигурные втулки с поперечными ребрами.Thanks to the above set of features, the technological possibilities of using the proposed installation for the manufacture of blanks of a wide range and high quality are significantly expanded. An additional power hydraulic cylinder mounted above the movable traverse allows, together with the main power hydraulic cylinder, to smoothly and independently load and unload the elastic forming element both from below and from above, which reduces the effect of friction, and, therefore, allows powder products to be pressed with a more uniform density distribution in height (in general, in volume). Bilateral loading allows the use of more complex schemes of pressing powder materials and through the use of multicomponent forming elements to obtain products of a wider range, for example, stepped rods and bushings, rods with flanges or transverse ribs, shaped sleeves with transverse ribs.

Разноплотность получаемых на предлагаемой установке изделий не превышает 2-3% по высоте и 1,5-2% по диаметру. Габариты изделий зависят в основном, от рабочего пространства между нижней плитой и подвижной траверсой. На опытно-промышленной установке, сделанной на основе гидравлического пресса ПСУ-250, возможно получение порошковых изделий высотой до 600 мм и размерами в плане до 300 мм.The density of the products obtained at the proposed installation does not exceed 2-3% in height and 1.5-2% in diameter. Product dimensions depend mainly on the working space between the bottom plate and the movable traverse. In a pilot plant made on the basis of the PSU-250 hydraulic press, it is possible to obtain powder products with a height of up to 600 mm and plan dimensions of up to 300 mm.

Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.The essence of the utility model is illustrated by graphic material.

Фиг. - принципиальная схема установки для изостатического прессования изделий из порошковых материалов (левая часть схемы - установка в исходном состоянии при засыпке порошка, правая часть - установка в состоянии окончания прессования).FIG. - schematic diagram of the installation for isostatic pressing of products from powder materials (the left side of the scheme is the installation in the initial state when filling the powder, the right part is the installation in the state of pressing completion).

Установка содержит жесткое основание 1 с установленными на нем колоннами 2, скрепленными верхней неподвижной плитой 3, силовой гидроцилиндр 4, закрепленный в жестком основании 1 и подключенный к насосу установки. На колоннах 2 установлена подвижная траверса 5 (возможный механизм перемещения - червячный редуктор и электродвигатель на чертеже не показаны). Неподвижная нижняя плита 6 с центральным сквозным отверстием установлена над основанием 1 с зазором с помощью промежуточных опор 7, обеспечивающим требуемый ход плунжера силового гидроцилиндра 4 и, соответственно, рабочий ход штока 8. В контейнер 9 помещен составной формующий эластичный элемент, включающий верхнюю часть 10 и нижнюю часть 11. Контейнер установлен на нижней неподвижной плите 6 посредством опорной подвижной плиты 12, служащей для перемещения контейнера с позиции загрузки порошка на позицию прессования. Нижняя часть 11 формующего эластичного элемента, помещенного в контейнер 9, опирается на пуансон 13, закрепленный на пуансонодержателе 14. Верхняя часть 10 составного эластичного формующего элемента замкнута в контейнере 9 дополнительным пуансоном 15, который жестко соединен с пуансонодержателем 16. Пуансоны 13 и 15 центрируются друг относительно друга как по внутренней поверхности контейнера 9, так и, например, с помощью оправки 17, установленной в пуансоне 13 и имеющей возможность перемещаться относительно дополнительного пуансона 15.The installation comprises a rigid base 1 with columns 2 mounted on it, fastened by an upper fixed plate 3, a power hydraulic cylinder 4, mounted in a rigid base 1 and connected to the pump of the installation. On columns 2, a movable crosshead 5 is installed (a possible movement mechanism is a worm gear and an electric motor are not shown in the drawing). A fixed lower plate 6 with a central through hole is installed above the base 1 with a gap using intermediate supports 7, which provides the required stroke of the plunger of the power hydraulic cylinder 4 and, accordingly, the stroke of the rod 8. A composite forming elastic element is included in the container 9, including the upper part 10 and the lower part 11. The container is mounted on the lower fixed plate 6 by means of a supporting movable plate 12, which serves to move the container from the powder loading position to the pressing position. The lower part 11 of the forming elastic element placed in the container 9 is supported by a punch 13 mounted on the punch holder 14. The upper part 10 of the composite elastic forming element is closed in the container 9 by an additional punch 15, which is rigidly connected to the punch holder 16. The punches 13 and 15 are centered on each other relative to each other both on the inner surface of the container 9, and, for example, using a mandrel 17 installed in the punch 13 and having the ability to move relative to the additional punch 15.

Дополнительный силовой гидроцилиндр 18 установлен на подвижной траверсе 5 с помощью промежуточной опоры 19 соосно силовому гидроцилиндру 4 таким образом, чтобы его шток 20 проходил через центральное отверстие в подвижной траверсе 5. Прижим 21, закрепленный снизу на траверсе 5, служит для фиксации и центрирования контейнера 9. Объем и форма камеры 22 засыпки порошка образованы, в основном, верхней 10 и нижней 11 частями составного эластичного формующего элемента. Для изготовления порошковых изделий широкой номенклатуры можно использовать составные эластичные элементы самой разнообразной формы, например, в виде фигурных втулок с внутренней ступенчатой поверхностью. Для прессования нового изделия требуется замена только составного эластичного формующего элемента. Для повышения производительности установка может быть снабжена дополнительным аналогичным контейнером, установленным на подвижной плите симметрично основному контейнеру 9 таким образом, чтобы в момент нахождения одного из контейнеров на позиции прессования, другой находился на позиции соответствующей загрузки - выгрузки.An additional power hydraulic cylinder 18 is mounted on the movable traverse 5 with the help of the intermediate support 19 coaxially to the power hydraulic cylinder 4 so that its rod 20 passes through the central hole in the movable traverse 5. The clamp 21, mounted on the bottom of the traverse 5, serves to fix and center the container 9 The volume and shape of the powder filling chamber 22 are formed mainly by the upper 10 and lower 11 parts of the composite elastic forming element. For the manufacture of powder products of a wide range, you can use composite elastic elements of the most diverse shapes, for example, in the form of figured bushings with an internal stepped surface. For pressing a new product, only a composite elastic forming element needs to be replaced. To increase productivity, the installation can be equipped with an additional similar container mounted on a movable plate symmetrically to the main container 9 so that when one of the containers is at the pressing position, the other is at the corresponding loading - unloading position.

Установка работает следующим образом. В контейнер 9, находящийся на позиции загрузки-выгрузки, помещают составной формующий элемент и в камеру 22 засыпки засыпают дозированное количество прессуемого порошкового материала. Засыпку осуществляют, например, с помощью бункерно-загрузочного устройства, снабженного дозатором (на чертеже не показан). Контейнер 9 с порошком на подвижной плите 12 перемещают на позицию прессования к центру нижней плиты 6 таким образом, чтобы ось контейнера 9 и ось пуансонов 13 и 15 совпали. Подвижную траверсу 5 с прижимом 21 опускают вниз и прижимают к контейнеру 9 с некоторым усилием, замыкая, таким образом, камеру засыпки 22 с прессуемым порошком. При включении насоса установки и создании давления в силовом гидрогидроцилиндре 4 шток 8 передает рабочее усилие через пуансон 13 на нижнюю часть 11 составного эластичного формующего элемента. Одновременно подключается дополнительный силовой гидроцилиндр 18, который через шток 20 и дополнительный пуансон 15 начинает сжимать с противоположной стороны верхнюю часть 10 эластичного формующего элемента. Давление в силовых гидроцилиндрах 4, 18 плавно повышается до требуемого, и, таким образом, осуществляется двусторонняя осадка составного эластичного формующего элемента и, соответственно, двустороннее прессование порошкового материала. По окончании процесса прессования усилие плавно снижают, пуансоны 13, 15 возвращают в первоначальное положение. При этом как верхняя часть 10, так и нижняя часть 11 эластичного элемента независимо друг от друга плавно возвращаются в исходное состояние. Например, при прессовании изделий с поперечными ребрами ребро формуется между торцевыми поверхностями нижней 11 и верхней 10 частей составного элемента, а, следовательно, при разгрузке ребро остается на границе между частями и не подвергается с их стороны никакому воздействию. Указанный характер разгрузки исключает возможность разрушения спрессованного изделия. После окончания процесса разгрузки спрессованное порошковое изделие остается на оправке 17. Подвижную траверсу 5 приподнимают на зазор, обеспечивающий свободное перемещение контейнера 9, который возвращают на позицию загрузки-выгрузки. Готовое изделие извлекают посредством выталкивателя (на чертеже не показан). Оснастку подготавливают для последующего прессования, новую дозу порошка засыпают в камеру засыпки 22, и цикл повторяется. При необходимости используют дополнительный контейнер, в который осуществляют засыпку порошкового материала и извлечение готового изделия во время прессования в контейнере 9 и наоборот.Installation works as follows. In the container 9, located at the loading / unloading position, a composite forming element is placed and a metered amount of the pressed powder material is poured into the filling chamber 22. The filling is carried out, for example, using a hopper-loading device equipped with a dispenser (not shown in the drawing). The powder container 9 on the movable plate 12 is moved to the pressing position toward the center of the lower plate 6 so that the axis of the container 9 and the axis of the punches 13 and 15 coincide. The movable traverse 5 with the clamp 21 is lowered down and pressed against the container 9 with some effort, thus closing the filling chamber 22 with the pressed powder. When the installation pump is turned on and pressure is created in the power hydraulic cylinder 4, the rod 8 transfers the working force through the punch 13 to the lower part 11 of the composite elastic forming element. At the same time, an additional hydraulic power cylinder 18 is connected, which through the rod 20 and the additional punch 15 begins to compress the upper part 10 of the elastic forming element from the opposite side. The pressure in the power hydraulic cylinders 4, 18 gradually rises to the required, and thus, bilateral settlement of the composite elastic forming element and, accordingly, bilateral pressing of the powder material is carried out. At the end of the pressing process, the force is gradually reduced, the punches 13, 15 are returned to their original position. In this case, both the upper part 10 and the lower part 11 of the elastic element independently from each other smoothly return to their original state. For example, when pressing products with transverse ribs, a rib is formed between the end surfaces of the lower 11 and upper 10 parts of the composite element, and, therefore, when unloading, the rib remains at the boundary between the parts and is not subjected to any effect. The indicated character of unloading excludes the possibility of destruction of the compressed product. After the end of the unloading process, the pressed powder product remains on the mandrel 17. The movable crosshead 5 is lifted to the gap, providing free movement of the container 9, which is returned to the loading-unloading position. The finished product is removed by means of an ejector (not shown in the drawing). The tooling is prepared for subsequent pressing, a new dose of powder is poured into the filling chamber 22, and the cycle repeats. If necessary, use an additional container into which the powder material is filled and the finished product is removed during pressing in the container 9 and vice versa.

Claims

1. Installation for isostatic pressing of articles made of powder materials, containing a power frame in the form of columns installed on the base, upper and lower fixed plates, a punch, a power hydraulic cylinder, a rigid container, a composite elastic forming element, a movable crosshead mounted on columns between the upper and bottom plates, the bottom plate is made with a through central hole and is installed above the base with a gap using intermediate supports, characterized in that the installation is equipped with additional power a hydraulic cylinder mounted on the movable crosshead, and an additional punch crosspiece provided with a through central bore for the additional shaft power cylinder, and an additional power cylinder rod is fixedly connected with a further punch.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the additional power hydraulic cylinder is mounted on a movable traverse with a gap using an intermediate support.

3. Installation according to claim 1, characterized in that a rigid annular clamp is fixed to the bottom of the traverse.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the composite forming element includes upper and lower parts made in the form of figured bushings.