RU146545U1

RU146545U1 - POWDER POWER PRESSING DEVICE

Info

Publication number: RU146545U1
Application number: RU2014116275/02U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Башлыков; Евгений Григорьевич Григорьев; Юджин Эл Олевски; Артём Викторович Юдин; Мария Сергеевна Юрлова
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-10-10

Abstract

Устройство для электроимпульсного прессования порошка, содержащее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, который проходит через верхнее основание, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя стержнями и двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и выполнены с возможностью скольжения вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании, отличающееся тем, что на верхнем основании выставлены два упора для ограничения движения вниз верхнего пуансона, оба упомянутых стержня закреплены снизу на штоке, электроизолированы от него, проходят через отверстия в пластине и нижнем основании соответственно, при этом стержни снизу имеют скошенные фаски для обеспечения возможности раздвижения металлической прокладки, состоящей из двух симметрично расположенных и свободно прилегающих частей с полукруглым отверстием в каждой из них и размещенную между нижним пуансоном и нижним основанием.A device for electropulse pressing of a powder containing a capacitor bank, an electric discharger, a metal cage with a matrix of insulating material, an upper movable punch inserted into the rod that passes through the upper base, a lower stationary punch mounted on the lower base, a plate with two rods and two bushings, on which the holder with the matrix is fixed, and the bushings are spring-loaded and made with the possibility of sliding vertically along the rails mounted on the lower base characterized in that on the upper base there are two stops for restricting the downward movement of the upper punch, both said rods are fixed from below on the rod, insulated from it, pass through holes in the plate and lower base, respectively, while the rods from the bottom have beveled chamfers to ensure the possibility of sliding the metal strip, consisting of two symmetrically located and freely adjacent parts with a semicircular hole in each of them and placed between the lower punch and the lower base.

Description

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к устройствам для электроимпульсного прессования порошка и служит для изготовления пористых изделий из электропроводных порошков или частиц.The utility model relates to the field of powder metallurgy, in particular, to devices for electropulse pressing of powder and serves for the manufacture of porous products from electrically conductive powders or particles.

Известна установка для электроимпульсного прессования порошков (А.С. №801374 от 01.01. 1981 г. Устройство для электроимпульсного прессования порошка). Устройство включает высоковольтный трансформатор, выпрямитель, конденсаторную батарею, электрический разрядник, выполняющий роль ключа для замыкания электрической цепи, который управляется специальной системой поджига, систему управления, служащую для управления зарядкой батареи конденсаторов, верхний подвижный пуансон и нижний неподвижный пуансон, нагружающее устройство (пневмопресс). Порошок помещают в металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала.A known installation for electropulse pressing of powders (AS No. 801374 from 01.01. 1981, a Device for electropulse pressing of powder). The device includes a high-voltage transformer, a rectifier, a capacitor bank, an electric discharger acting as a key for closing the electric circuit, which is controlled by a special ignition system, a control system used to control the charging of the capacitor bank, an upper movable punch and a lower stationary punch, a loading device (pneumatic press) . The powder is placed in a metal holder with a ceramic matrix of insulating material.

При прохождении импульса разрядного тока от батареи конденсаторов через поджатый порошок он разогревается. В результате приложенного статического давления и импульсного нагрева порошка происходит его уплотнение. Полученные на этой установке образцы имеют высокую плотность, из-за приложенного давления после пропускания импульса тока.When a discharge current pulse passes from a capacitor bank through a pre-charged powder, it heats up. As a result of the applied static pressure and pulsed heating of the powder, its compaction occurs. The samples obtained at this installation have a high density, due to the applied pressure after passing a current pulse.

Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство для электроимпульсного прессования порошка (патент на полезную модель №139637 от 16.07.2013 г. «Устройство для электроимпульсного прессования порошка»), включающее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вибратором, установленном на фланце, который соединен посредством двух стержней с пластиной с двумя втулками на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и имеют возможность скользить вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании.The solution closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a device for electropulse powder pressing (patent for utility model No. 139637 dated July 16, 2013, “Device for electropulse powder pressing”), including a capacitor bank, an electric spark gap, a metal clip with a matrix of insulating material, an upper movable punch inserted in the rod, a lower stationary punch mounted on a lower base, characterized in that it is additionally provided with a vibrator a torus mounted on a flange which is connected by two rods with a plate with two bushings on which the holder is attached to a matrix, wherein the spring loaded sleeve and can slide vertically along the rails installed on the lower base.

Устройство работает следующим образом. Порошок электропроводного материала, заключенный в керамическую матрицу и зажатую в металлическую обойму, поджимается пуансонами. Давление P к верхнему пуансону прикладывается от нагружающего устройства через шток. С помощью системы управления включается высоковольтный трансформатор и через выпрямитель осуществляется зарядка конденсаторной батареи. По достижении на батарее необходимого напряжения, величина которого определяется размером засыпки и видом уплотняемого порошка, отключают высоковольтный трансформатор. Затем включают вибратор и от системы поджига запускают электрический разрядник, при этом происходит замыкание электрической цепи. Импульс разрядного тока от батареи конденсаторов, протекая через поджатый порошок, разогревает его, при этом высота засыпки порошка уменьшается. В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон, являющийся продолжением штока нагружающего устройства, совершает перемещение вниз. Обойма вместе с матрицей и засыпкой порошка также начинают двигаться вниз, происходит уплотнение порошка. Кроме того от вибратора вибрационная нагрузка через фланец, стержни и пластину передается обойме с матрицей. Эта матрица по втулкам совершает колебательные движения вверх-вниз вдоль направляющих с пружинам, в результате чего схватывание боковой поверхности керамической матрицы с материалом образца существенно уменьшается. Полученные на этой установке образцы имеют достаточно чистою боковую поверхность и высокую плотность, из-за приложенного давления после пропускания импульса тока. Однако получить образцы с высокой пористостью на этой установке достаточно проблематично.The device operates as follows. The powder of the electrically conductive material, enclosed in a ceramic matrix and sandwiched in a metal cage, is compressed by punches. Pressure P is applied to the upper punch from the loading device through the rod. Using the control system, the high-voltage transformer is turned on and the capacitor bank is charged through the rectifier. Upon reaching the required voltage on the battery, the value of which is determined by the size of the backfill and the type of powder being compacted, the high-voltage transformer is turned off. Then the vibrator is turned on and an electric arrester is launched from the ignition system, and an electric circuit is closed. The discharge current pulse from the capacitor bank, flowing through the pre-charged powder, heats it, while the height of the powder filling decreases. During this period of time, the upper movable punch, which is a continuation of the rod of the loading device, moves down. The cartridge along with the matrix and the powder backfill also begin to move downward, and the powder is densified. In addition, a vibrating load is transmitted from the vibrator through the flange, rods and plate to the matrix holder. This matrix along the bushings oscillates up and down along the guides with the springs, as a result of which the setting of the side surface of the ceramic matrix with the material of the sample is significantly reduced. The samples obtained at this installation have a fairly clean lateral surface and high density, due to the applied pressure after passing a current pulse. However, obtaining samples with high porosity in this setup is rather problematic.

В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового устройства для электроимпульсного прессования порошка, позволяющее изготавливать изделия с контролируемой высокой пористостью, которые могут применяться для изготовления фильтрующих элементов, конденсаторов и другое.In this regard, the most important task is to develop a new device for electropulse pressing of powder, which allows the manufacture of products with controlled high porosity, which can be used for the manufacture of filter elements, capacitors and more.

Техническим результатом заявленного устройства является создание нового изделия, обеспечивающего с помощью электроимпульсного прессования получение образцов с повышенными характеристиками, чем у прототипа, а именно, с более высокой контролируемой пористостью.The technical result of the claimed device is the creation of a new product that provides, using electric pulse pressing, obtaining samples with improved characteristics than the prototype, namely, with a higher controlled porosity.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроимпульсного прессования порошка, включающее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, который проходит через верхнее основание, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя стержнями и двумя и втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и имеют возможность скользить вертикально вдоль направляющих установленных на нижнем основании, на верхнем основании выставлены два упора, для ограничения движения вниз верхнего пуансона, а оба стержня закреплены снизу на штоке, электроизолированы от него, проходят через отверстия в пластине и нижнем основании соответственно, при этом стержни снизу имеют скошенные фаски, для обеспечения возможности раздвигать металлическую прокладку, состоящую из двух симметрично расположенных и свободно прилегающих частей с полукруглым отверстием в каждой из них и размещенную между нижнем пуансоном и нижнем основанием.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for electropulse pressing of powder, including a capacitor bank, an electric discharger, a metal cage with a matrix of insulating material, an upper movable punch inserted into the rod, which passes through the upper base, the lower stationary punch mounted on the lower the base, a plate with two rods and two and bushes, on which a holder with a matrix is fixed, and the bushes are spring-loaded and can slide vertically along the guides installed on the lower base, two stops are set on the upper base to limit the downward movement of the upper punch, and both rods are fixed from below on the rod, insulated from it, pass through holes in the plate and lower base, respectively, while the rods from the bottom have beveled bevels , to provide the ability to extend the metal gasket, consisting of two symmetrically located and freely adjacent parts with a semicircular hole in each of them and placed between the lower punch and lower base.

Ниже представлен пример конкретной реализации предлагаемой полезной модели.Below is an example of a specific implementation of the proposed utility model.

Устройство представлено на чертеже (фиг. 1). Оно включает высоковольтный трансформатор 1, выпрямитель 2, конденсаторную батарею 3, электрический разрядник 4, выполняющий роль ключа для замыкания электрической цепи, который управляется специальной системой поджига 5, систему управления 6, служащую для управления зарядкой и разрядкой батареи конденсаторов, верхний подвижный пуансон 7 и нижний неподвижный пуансон 8. Нижний пуансон 8 помещен на нижнее основание 9. Верхний подвижный пуансон 7 вставлен в шток 10, проходит через верхнее основание 11 и электрически изолирован от нижнего пуансона 8 изолирующими втулками 12, надетыми на крепление стойки 13. Давление P к верхнему пуансону 7 прикладывается от нагружающего устройства 14 (пневмопресс) через шток 10. Пневмопресс 14 электроизолирован от штока 10 неэлектропроводной прокладкой 15. Электропроводный порошок 16 помещают в матрицу 17 из электроизолирующего материала, зажатую в металлическую обойму 18. На основании 9 установлены две направляющих 19 и 20 с пружинами 21 и 22, на которые надеты втулки 23 и 24, соединенные с пластиной 25. Эта пластина соединена с обоймой 18 и через которую проходят два стержня 26 и 27, на которых имеются скошенные фаски с углом а в пределах 40°-50°, которые закреплены на торце штока 10 через электроизоляционную пластину. Между нижнем пуансоном 8 и нижнем основанием 9 расположена металлическая прокладка, состоящая из двух симметрично расположенных и свободно прилегающих частей 28 и 29 с полукруглым отверстием в каждой из этих частей, которые могут выдвигаться из под нижнего пуансона. На верхнем основании 11 выставлены два упора 30, которые могут ограничивать движение вниз верхнего пуансона.The device shown in the drawing (Fig. 1). It includes a high-voltage transformer 1, a rectifier 2, a capacitor bank 3, an electric discharger 4, which acts as a key for closing the electric circuit, which is controlled by a special ignition system 5, a control system 6, which controls the charging and discharging of the capacitor bank, the upper movable punch 7 and lower stationary punch 8. Lower punch 8 is placed on the lower base 9. The upper movable punch 7 is inserted into the stem 10, passes through the upper base 11 and is electrically isolated from the lower punch 8 insulating sleeves 12, worn on the mounting of the rack 13. The pressure P to the upper punch 7 is applied from the loading device 14 (pneumatic press) through the rod 10. The pneumatic press 14 is electrically insulated from the rod 10 by a non-conductive gasket 15. The electrically conductive powder 16 is placed in a matrix 17 of electrically insulating material, sandwiched into a metal clip 18. On the base 9, two guides 19 and 20 are installed with springs 21 and 22, on which sleeves 23 and 24 are connected, connected to the plate 25. This plate is connected to the clip 18 and through which two rods 26 and 27, on which there are beveled chamfers with an angle a in the range of 40 ° -50 °, which are fixed to the end face of the rod 10 through an insulating plate. Between the lower punch 8 and the lower base 9, there is a metal gasket consisting of two symmetrically located and freely adjacent parts 28 and 29 with a semicircular hole in each of these parts, which can be pulled out from under the lower punch. On the upper base 11, two stops 30 are set, which can limit the downward movement of the upper punch.

Устройство работает следующим образом. На нижнее основание 9 помещают металлическую прокладку, состоящую из двух частей 28 и 29 толщиной 3-4 мм (фиг. 2), представляющую собой два вогнутых полукольца с полукруглыми отверстиями, в которые вставляют два стержня со скошенными фасками с углом α в пределах 40°-50°. Обе части металлической прокладки сдвигают друг к другу и на нее помещают основание нижнего пуансона 8 (пунктирная линяя). Затем порошок электропроводного материала 16, заключенный в керамическую матрицу 17 и зажатую в металлическую обойму 18, поджимается пуансонами 7 и 8. Давление P прикладывается к верхнему пуансону 7 через неэлектропроводную прокладку 15 от нагружающего устройства 14 (пневмопресс) через шток 12. На верхнее основание 11 помещают два упора 30 с зазором 2-3 мм от верхней части штока. После этой подпрессовки с помощью системы управления 6 включается высоковольтный трансформатор 1 и через выпрямитель 2 осуществляется зарядка конденсаторной батареи 3. По достижении на батарее необходимого напряжения, величина которого определяется размером засыпки и видом уплотняемого порошка, отключают высоковольтный трансформатор. Затем от системы поджига 5 запускают электрический разрядник 4, при этом происходит замыкание электрической цепи. Импульс разрядного тока от батареи конденсаторов 3, протекая через поджатый порошок, разогревает его.The device operates as follows. On the lower base 9, a metal gasket is placed, consisting of two parts 28 and 29 with a thickness of 3-4 mm (Fig. 2), which is two concave semicircles with semicircular holes, into which two rods with beveled chamfers with an angle α within 40 ° are inserted -50 °. Both parts of the metal strip are shifted to each other and the base of the lower punch 8 (dashed line) is placed on it. Then, the powder of the electrically conductive material 16, enclosed in a ceramic matrix 17 and clamped in a metal holder 18, is pressed by the punches 7 and 8. The pressure P is applied to the upper punch 7 through the non-conductive gasket 15 from the loading device 14 (pneumatic press) through the rod 12. On the upper base 11 place two stops 30 with a gap of 2-3 mm from the top of the rod. After this pre-pressing, the high-voltage transformer 1 is turned on using the control system 6 and the capacitor battery 3 is charged through the rectifier 2. Upon reaching the required voltage on the battery, the value of which is determined by the size of the backfill and the type of powder being compacted, the high-voltage transformer is turned off. Then, from the ignition system 5, an electric spark gap 4 is started, and an electric circuit is closed. The discharge current pulse from the capacitor bank 3, flowing through the pre-charged powder, heats it.

В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон 7, являющийся продолжением штока 10 нагружающего устройства, начинает перемещение вниз вместе с обоймой 18, матрицей 17 и засыпкой порошка 16. Также вниз начинают двигаться стержни 26 и 27, которые посредством скошенных фасок, находящихся на них начинают раздвигать обе части металлической прокладки 28 и 29 (фиг. 3). При дальнейшем перемещении вниз всех указанных выше деталей, обе части металлической прокладки полностью раздвигаются, и нижний пуансон 8 опускается между ними и перестает уплотнять засыпку порошка 16. В тоже самое время верхний шток 10 упирается в упоры 30 и дальнейшего уплотнения засыпки порошка не происходит. Таким образом после пропускания импульса тока высота засыпки уменьшается всего на 2-3 мм (на высоту зазора между упорами и верхней части штока). Это приводит к тому, что полученный образец существенно недоуплотняется, плотность его получается низкой, а пористость контролируемой и достаточно высокой. При отсутствии новых отличительных признаков засыпка порошка полностью бы уплотнялась и ее пористость была бы низкой.During this period of time, the upper movable punch 7, which is a continuation of the rod 10 of the loading device, begins to move down together with the cage 18, the matrix 17 and the powder filling 16. The rods 26 and 27 also begin to move down, which, by means of the beveled chamfers on them, begin to spread both parts of the metal strip 28 and 29 (Fig. 3). With further downward movement of all the above parts, both parts of the metal strip are fully extended, and the lower punch 8 falls between them and stops compacting the powder filling 16. At the same time, the upper rod 10 abuts the stops 30 and further compaction of the powder filling does not occur. Thus, after passing a current pulse, the filling height decreases by only 2-3 mm (by the height of the gap between the stops and the upper part of the rod). This leads to the fact that the obtained sample is significantly undecomposed, its density is low, and the porosity of the controlled and high enough. In the absence of new distinguishing features, the powder backfill would completely condense and its porosity would be low.

Проведенное электроимпульсное прессование порошка с помощью описанного устройства позволило получать изделия с плотностью 79-81% от теоретической, в тоже время плотность изделий поучаемых на известной установке была 95-99%.Conducted electric pulse pressing of the powder using the described device made it possible to obtain products with a density of 79-81% of theoretical, at the same time, the density of the products taught on the known installation was 95-99%.

Таким образом, применение предлагаемого устройства для электроимпульсного прессования порошковых материалов позволяет получать изделия с более высокой контролируемой пористостью.Thus, the use of the proposed device for electropulse pressing of powder materials allows to obtain products with higher controlled porosity.

Claims

A device for electropulse pressing of a powder containing a capacitor bank, an electric discharger, a metal cage with a matrix of insulating material, an upper movable punch inserted into the rod that passes through the upper base, a lower stationary punch mounted on the lower base, a plate with two rods and two bushings, on which the holder with the matrix is fixed, and the bushings are spring-loaded and made with the possibility of sliding vertically along the rails mounted on the lower base characterized in that on the upper base there are two stops for restricting the downward movement of the upper punch, both said rods are fixed from below on the rod, insulated from it, pass through holes in the plate and lower base, respectively, while the rods from the bottom have beveled chamfers to ensure the possibility of sliding the metal strip, consisting of two symmetrically located and freely adjacent parts with a semicircular hole in each of them and placed between the lower punch and the lower base.