RU163892U1 - DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS - Google Patents
DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS Download PDFInfo
- Publication number
- RU163892U1 RU163892U1 RU2015154252/02U RU2015154252U RU163892U1 RU 163892 U1 RU163892 U1 RU 163892U1 RU 2015154252/02 U RU2015154252/02 U RU 2015154252/02U RU 2015154252 U RU2015154252 U RU 2015154252U RU 163892 U1 RU163892 U1 RU 163892U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- punch
- temperature
- matrix
- prismatic insert
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
1. Устройство для получения изделий спеканием композиционных порошков, содержащее выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания материала матрицу и установленные внутри матрицы с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные пуансоны, средство измерения температуры в зоне спекания, при этом один из пуансонов выполнен с цилиндрическим каналом, имеющим дно, выполненное с возможностью взаимодействия со средством измерения температуры в зоне спекания, отличающееся тем, что упомянутое дно цилиндрического канала пуансона выполнено в виде призматической вставки из тугоплавкого оптически прозрачного материала с эффектом двулучепреломления, с переменными в тепловых пределах режимов спекания коэффициентом преломления и коэффициентом поглощения, выполненной с входной, выходной и отражающей гранями и установленной в ответном пазе пуансона, при этом отражающая грань призматической вставки обращена к зоне спекания, а входная и выходная грани - в цилиндрический канал, причем средство измерения температуры выполнено в виде лазера, выполненного с возможностью генерации лазерного луча через цилиндрический канал на входную грань призматической вставки, и регистратора разности фаз выходных лучей.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регистратор разности фаз выходных лучей выполнен в виде интерферометра.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что призматическая вставка сопряжена с пуансоном по сферической поверхности.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что матрица и пуансоны выполнены из графита.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что призматическая вставка выполнена из1. A device for producing articles by sintering composite powders containing a matrix made of a material that is refractory within the sintering regimes and installed inside the matrix with the formation of a sintering zone and the possibility of opposed movement of opposed punches, a means of measuring the temperature in the sintering zone, one of the punches being made with a cylindrical channel having a bottom configured to interact with a means for measuring temperature in the sintering zone, characterized in that it is mentioned the bottom of the cylindrical channel of the punch is made in the form of a prismatic insert made of a refractory optically transparent material with a birefringence effect, with refractive index and absorption coefficient varying in the thermal range of the sintering modes made with the input, output, and reflecting faces and installed in the response groove of the punch, while the reflecting face the prismatic insert faces the sintering zone, and the input and output faces into a cylindrical channel, and the temperature measuring means is made in the form e laser configured to generate a laser beam through a cylindrical channel to the input face of the prismatic insert, and a registrar of the phase difference of the output rays. 2. The device according to claim 1, characterized in that the phase difference recorder of the output rays is made in the form of an interferometer. 3. The device according to claim 1, characterized in that the prismatic insert is paired with a punch on a spherical surface. The device according to claim 1, characterized in that the matrix and punches are made of graphite. 5. The device according to claim 1, characterized in that the prismatic insert is made of
Description
Полезная модель относится к области высокотемпературного спекания различных порошковых материалов и порошкообразных композиций, в частности, к устройствам для получения изделий из композиционных порошков горячим прессованием или искровым плазменным спеканием.The utility model relates to the field of high temperature sintering of various powder materials and powder compositions, in particular, to devices for producing products from composite powders by hot pressing or spark plasma sintering.
Процесс горячего прессования предназначен для получения изделий из порошков, которые не поддаются формованию или спеканию иными способами. Как известно, горячее прессование производят в закрытых пресс-формах, при высоких температурах и давлении, которые возрастают до заданной величины. Величина давления, необходимого для уплотнения порошка, обратно пропорциональна величине температуры, то есть с ее увеличением давление уменьшается. В результате данного процесса получаются материалы, обладающие свойствами компактных металлов, плотность которых приближается к теоретической, при этом механические свойства материала повышаются.The hot pressing process is designed to produce products from powders that are not amenable to molding or sintering in other ways. As you know, hot pressing is carried out in closed molds, at high temperatures and pressures, which increase to a predetermined value. The pressure required to seal the powder is inversely proportional to the temperature, that is, with its increase, the pressure decreases. As a result of this process, materials are obtained that have the properties of compact metals, the density of which is close to theoretical, while the mechanical properties of the material increase.
Искровое плазменное спекание предназначено для более эффективного получения изделий из порошков за счет экономии энергии и времени по сравнению с горячим прессованием. Суть данного процесса заключается в совместном воздействии на порошковый материал импульсного постоянного тока и механического давления.Spark plasma sintering is designed to more efficiently obtain products from powders by saving energy and time compared to hot pressing. The essence of this process is the combined action of pulsed direct current and mechanical pressure on the powder material.
Как правило, для реализации вышеописанных методов используются устройства для получения изделий из композиционных порошков, содержащие схожие основные элементы, а именно: выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания материала матрицу и установленные внутри матрицы с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные пуансоны (см., например, RU №115719 U1, опубл. 10.05.2012).As a rule, to implement the above methods, devices are used to obtain products from composite powders containing similar basic elements, namely, a matrix made of a material that is refractory within the sintering regimes of the material and installed inside the matrix with the formation of a sintering zone and the possibility of opposed movement of opposed punches (see ., for example, RU No. 115719 U1, publ. 05/10/2012).
К недостаткам аналога следует отнести низкое качество получаемых изделий, обусловленное невозможностью установить оптимальную температуру из-за отсутствия контроля/измерения реальной температуры в зоне спекания (внутри матрицы между пуансонами).The disadvantages of the analogue include the low quality of the products obtained, due to the inability to establish the optimum temperature due to the lack of control / measurement of the actual temperature in the sintering zone (inside the matrix between the punches).
Наиболее близким решением к заявленному - прототипом - является устройство для получения изделий из композиционных порошков, содержащее выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания материала матрицу и установленные внутри матрицы с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные пуансоны, один из которых снабжен цилиндрическим каналом, предназначенным для взаимодействия входящего в устройство средства измерения температуры с дном канала. Губина канала равна высоте пуансона минус 10 миллиметров (из условия неразрушения пуансона в процессе спекания), а дно канала - плоское, для обеспечения измерения температуры на этой поверхности средством измерения температуры - пирометром [Salvatore Grasso, Johannes Poetschke, Volkmar Richer, Giovanni Maizza, Yoshio Sakka, and Michael J. Reece Low-Temperature Spark Plasma Sintering of Pure Nano WC Powder. J. Am. Ceram. Soc, Volume 96, Issue 6, 1702-1705. DOI: 10.1111/jace.l2365, 2013]. В измеренное устройством значение температуры вводится поправка, учитывающая наличие перемычки между поверхностью дна канала, на которой температура измерена, и зоной спекания. С учетом поправки (рассчитывается программными средствами системы управления) в зависимости от определенной температуры в зоне спекания, осуществляется управление технологическими параметрами спекания (например, давление, плотность тока, частота импульсов и т.п.).The closest solution to the claimed - the prototype - is a device for producing products from composite powders, containing a matrix made of refractory material within the sintering regimes and installed inside the matrix with the formation of a sintering zone and the possibility of opposing movement of opposed punches, one of which is equipped with a cylindrical channel, intended for the interaction of the temperature measuring means included in the device with the bottom of the channel. The channel mouth is equal to the height of the punch minus 10 millimeters (from the condition that the punch is not destroyed during sintering), and the channel bottom is flat, to provide temperature measurement on this surface with a temperature measuring instrument — a pyrometer [Salvatore Grasso, Johannes Poetschke, Volkmar Richer, Giovanni Maizza, Yoshio Sakka, and Michael J. Reece Low-Temperature Spark Plasma Sintering of Pure Nano WC Powder. J. Am. Ceram. Soc, Volume 96,
К недостаткам прототипа, как и известных из уровня техники аналогов, следует отнести отсутствие контроля/измерения реальной температуры в зоне спекания (ввиду недоступности зоны спекания, обусловленной конструкцией устройства, и весьма приблизительного значения рассчитываемой поправки), следствием чего является низкое качества полученных изделий из композиционного порошка из-за невозможности точного управления технологическими параметрами спекания.The disadvantages of the prototype, as well as analogues known from the prior art, include the lack of control / measurement of the actual temperature in the sintering zone (due to the inaccessibility of the sintering zone due to the design of the device and the very approximate value of the calculated correction), which results in low quality of the obtained products from composite powder due to the impossibility of precise control of the technological parameters of sintering.
Полезная модель направлена на решение задачи контроля/измерения реальной температуры в зоне спекания.The utility model is aimed at solving the problem of monitoring / measuring the real temperature in the sintering zone.
Технический результат - повышение качества получаемых изделий.The technical result is an increase in the quality of the products obtained.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения изделий из композиционных порошков, содержащее выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания материала матрицу и установленные внутри матрицы с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные пуансоны, один из которых снабжен цилиндрическим каналом, предназначенным для взаимодействия входящего в устройство средства измерения температуры с дном канала, дно канала выполнено в виде установленной в ответном пазе пуансона призматической вставки с входной, выходной и отражающей гранями, размещенной так, что ее отражающая грань обращена к зоне спекания, входная и выходная грани обращены в канал, средство измерения температуры выполнено в виде лазера, предназначенного для генерации лазерного луча через канал на входную грань, и регистратора разности фаз выходных лучей, при этом призматическая вставка выполнена из тугоплавкого оптически прозрачного материала с эффектом двулучепреломления и с переменным в тепловых пределах режимов спекания коэффициентом преломления и коэффициентом поглощения, возможно регистратор разности фаз выходных лучей выполнять в виде интерферометра, желательно призматическую вставку сопрягать с пуансоном по сферической поверхности, оптимально матрицу и пуансоны выполнять из графита, а призматическую вставку выполнять из лейкосапфира.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in the device for producing products from composite powders containing a matrix made of refractory material within the sintering regimes and installed inside the matrix with the formation of a sintering zone and the possibility of opposing movement of opposed punches, one of which equipped with a cylindrical channel intended for the interaction of the temperature measuring means included in the device with the bottom of the channel, the bottom of the channel it is installed in the form of a prismatic insert installed in the reciprocal groove of the punch with the input, output, and reflective faces placed so that its reflective face faces the sintering zone, the input and output faces face the channel, the temperature measuring device is made in the form of a laser designed to generate a laser beam through the channel to the input face and the phase difference recorder of the output rays, while the prismatic insert is made of a refractory optically transparent material with a birefringence effect and with a variable The maximum range of the sintering regimes is by the refractive index and absorption coefficient, it is possible to perform a phase difference recorder of the output rays in the form of an interferometer, it is desirable to match the prismatic insert with a punch on a spherical surface, optimally perform the matrix and punches from graphite, and perform the prismatic insert from leucosapphire.
Полезная модель поясняется следующими изображениями:The utility model is illustrated by the following images:
- Фиг. 1 - принципиальная схема устройства для получения изделий из композиционных порошков;- FIG. 1 is a schematic diagram of a device for producing products from composite powders;
- Фиг. 2 - призматическая вставка;- FIG. 2 - prismatic insert;
- Фиг. 3 - пуансон с каналом.- FIG. 3 - a punch with a channel.
Устройство для получения изделий из композиционных порошков в соответствии со схемой на Фиг. 1 включает (но не ограничивается указанными) следующие элементы:A device for producing products from composite powders in accordance with the circuit of FIG. 1 includes, but is not limited to, the following elements:
1 - матрица;1 - matrix;
2 - пуансон монолитный;2 - monolithic punch;
3 - пуансон с каналом;3 - a punch with a channel;
4 - призматическая вставка;4 - prismatic insert;
5 - лазер;5 - laser;
6 - регистратор;6 - registrar;
7 - система управления;7 - control system;
8 - генератор импульсов тока.8 - current pulse generator.
Основное отличие заявленного технического решения от прототипа заключается в замене перемычки (см. прототип) на призматическую вставку 4, выполненную из тугоплавкого оптически прозрачного материала с эффектом двулучепреломления и переменным в тепловых пределах режимов спекания коэффициентом преломления и коэффициентом поглощения, и включающую входную 9, выходную 10 и отражающую 11 поверхности, размещенную так, что ее отражающая поверхность 11 обращена к зоне спекания 12, а входная 9 и выходная 10 поверхности обращены в канал 13. За счет эффекта двулучепреломления призмы 4, входящий в нее опорный лазерный луч 14 расщепляется на два луча (обыкновенный 15 и необыкновенный 16), которые испытывают внутреннее отражение от отражающей поверхности 11 и выходят из призмы 4 через поверхность 10 две лучи разной поляризации, имеющие разность фаз. Разности фаз обыкновенного 15 и необыкновенного 16 луча от опорного луча 14 зависят от коэффициента преломления линзы 4 отдельно для каждого выходящего луча. Коэффициент преломления и коэффициент поглощения призмы в свою очередь зависит от температуры в зоне спекания 12 и таким образом величина разности фаз является функцией температуры зоны спекания 12. Сдвиг фаз обыкновенного 15 и необыкновенного 16 луча по сравнению с опорным лучом 14 в частотном интервале также зависит от температуры и является показателем температуры в зоне спекания 12.The main difference between the claimed technical solution and the prototype is to replace the jumper (see prototype) with a
На этом эффекте основано применение интерферометра в качестве регистратора 6 для измерения температуры, мощности и интенсивности, по величине ширины линии, расстояния между максимумами, минимумами, интерференционной картины образованной сведением обыкновенного и необыкновенного луча на приемную апертуру интерферометра.This effect is based on the use of an interferometer as a
Поскольку в зоне спекания рабочее давление весьма высоко, сопряжение призматической вставки 4 с ответным пазом 17 пуансона 3 оптимально осуществлять по сферической поверхности - в этом случае практически отсутствуют концентраторы напряжения в зоне их контакта, что делает сопряжение максимально надежным с точки зрения возможности разрушения сопрягаемых элементов.Since the working pressure is very high in the sintering zone, it is optimal to pair the
С точки зрения близости физико-механических свойств, что важно для одинакового поведения элементов в процессе взаимной работы, с учетом оптических требований к призматической вставке 4, оптимально выполнять матрицу 1 и пуансоны 2, 3 из графита, а призматическую вставку - из лейкосапфира.From the point of view of the proximity of physical and mechanical properties, which is important for the identical behavior of the elements in the process of mutual work, taking into account the optical requirements for the
Устройство для получения изделий из композиционных порошков работает следующим образом: в матрицу 1 устанавливается с натягом пуансон 2. В полости между матрицей 1 и пуансоном 2 засыпается порошковый материал, который заполняет зону спекания 12. Призма 4 устанавливается с натягом в ответный паз 17 пуансона 3 таким образом, что входная 9 и выходная 10 грани призмы 4 были обращены в канал 13. Следом пуансон 3 устанавливается в матрицу 1 так, что отражающая грань 11 призмы 4 сопрягалась с зоной спекания 12. Далее осуществляется подпрессовка порошкового материала пуансонами 2 и 3. После чего, собранная конструкция зажимается, например, в установке искрового плазменного спекания (на чертеже не показана), таким образом, чтобы пуансоны 2 и 3 опирались на токоподводы пресса (на чертеже не показаны), при этом входная 9 и выходная 10 грани призмы 4 должны быть обращены к продолжению канала 13 внутри установки искрового плазменного спекания (на чертеже не показано). Через токоподводы пресса (на чертеже не показаны), подводят импульсы тока от генератора 8 и одновременно увеличивается давление в зоне спекания 12 за счет встречного движения пуансонов 2 и 3. При подаче напряжения электрический ток проходит через верхний токоподвод пресса (на чертеже не показан), пуансона 3, матрицу 1, пуансона 2 и нижний токоподвод пресса (на чертеже не показан). Проходя через эти графитовые элементы, электрический ток нагревает их, обеспечивая таким образом нагрев зоны спекания 12 до температуры спекания. При этом лазер 5 излучает свет в виде опорного лазерного луча 14. Лазерный луч 14 проходит внутрь призмы 4 через входную грань 9 и за счет двулучепредломления призмы 4 лазерный опорный луч 14 расщепляется на два луча (обыкновенный 15 и необыкновенный 16), которые испытывают полное внутреннее отражение от отражающей поверхности 11 и выходят из призмы 4 через поверхность 10 две лучи разной поляризации, имеющие разность фаз. Разности фаз обыкновенного 15 и необыкновенного 16 луча от опорного луча 14 зависят от коэффициента преломления линзы 4 отдельно для каждого выходящего луча. Коэффициент преломления в свою очередь зависит от температуры в зоне спекания 12, таким образом величина разности фаз является функцией температуры зоны спекания 12. Сдвиг фаз обыкновенного 15 и необыкновенного 16 луча по сравнению с опорным лучом в частотном интервале также зависит от температуры и является показателем температуры в зоне спекания 12. Лучи 15 и 16 выходят обратно из призмы через выходную грань 10, и через канал 13 попадают в регистратор 6, для измерения температуры, мощности и интенсивности, по величине ширины линии, расстояния между максимумами, минимумами, интерференционной картины образованной сведением обыкновенного 15 и необыкновенного 16 луча. Примером регистратора 6 является интерферометр. Регистратор передает сигнал в систему управления 7 для сравнения и контроля реальной температуры с требуемой при процессе спекания. После обработки сигнала система управления 7 контролирует работу генератора 8 и вводит поправки для поддержания температуры в пределах заданного (эталонного) диапазона, гарантирующего качественное спекание изделия.A device for producing products from composite powders works as follows: a
Точно так же устройство работает, будучи включенным в состав установки горячего прессования.In the same way, the device works when it is included in the hot-pressing unit.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - контроль/измерение реальной температуры в зоне спекания - решена, а заявленный технический результат - повышение качества получаемых изделий - достигнут.The foregoing allows us to conclude that the task of the utility model — the control / measurement of the real temperature in the sintering zone — has been solved, and the claimed technical result — improving the quality of the products obtained — has been achieved.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области высокотемпературного спекания различных порошковых материалов и композиций, в частности, к устройствам для получения изделий из композиционных порошков горячим прессованием или искровым плазменным спеканием;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, relates to the field of high temperature sintering of various powder materials and compositions, in particular, to devices for producing products from composite powders by hot pressing or spark plasma sintering;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the formula, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed object meets the criteria of patentability "novelty" and "industrial applicability" under applicable law.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154252/02U RU163892U1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154252/02U RU163892U1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU163892U1 true RU163892U1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154252/02U RU163892U1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU163892U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180550U1 (en) * | 2017-12-14 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Device for producing products from composite powders |
-
2015
- 2015-12-17 RU RU2015154252/02U patent/RU163892U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180550U1 (en) * | 2017-12-14 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Device for producing products from composite powders |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU163891U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
US10518354B2 (en) | Ultraviolet laser 3D printing method for precise temperature control of polymer material and device thereof | |
RU163892U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
CN103728186A (en) | On-line observable high-temperature three-point bend test system | |
CN103149773B (en) | Automatically the apparatus and method of Classical Gain are regulated in continuous variable quantum entangled source | |
CN107349021B (en) | The press mold orientation optimization method of shelly-shaped dental appliance manufacture craft based on hot pressing film forming process | |
RU163794U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
RU173525U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU163893U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
RU163896U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
US20230165667A1 (en) | Manufacturing device for the manufacture of a blank for a dental restoration part, method for manufacturing a blank for a dental restoration part, as well as blank | |
CN110514233A (en) | Mach-Zehnder interferometer on a kind of cavity suspension channel-style optical fiber cable | |
CN206638614U (en) | A kind of device for solid thermal expansion coefficient measurement | |
RU185200U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU190810U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU191448U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU191449U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU163895U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
RU163894U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
CN205275654U (en) | Be used for walking beam formula heating furnace heating control system | |
Bai et al. | Analysis of temperature distribution in rotating arc welding | |
CN116252447A (en) | Gear injection molding regulation and control method | |
RU215691U1 (en) | Device for obtaining products from composite powders | |
CN114054754A (en) | A spark plasma sintering system for powder metallurgy | |
RU180550U1 (en) | Device for producing products from composite powders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201218 |