RU163893U1 - DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS - Google Patents
DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS Download PDFInfo
- Publication number
- RU163893U1 RU163893U1 RU2015154256/02U RU2015154256U RU163893U1 RU 163893 U1 RU163893 U1 RU 163893U1 RU 2015154256/02 U RU2015154256/02 U RU 2015154256/02U RU 2015154256 U RU2015154256 U RU 2015154256U RU 163893 U1 RU163893 U1 RU 163893U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- insert
- output
- temperature
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- 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 вставки из тугоплавкого оптически прозрачного материала с эффектом двулучепреломления и переменным в температурном диапазоне спекания коэффициентом преломления с входной и выходной поверхностями, установленной в ответном пазе пуансона, при этом входная поверхность вставки обращена к зоне спекания, а выходная поверхность - в канал, причем средство измерения температуры выполнено в виде регистратора разности фаз выходных лучей.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вставка выполнена в виде пластины с плоскопараллельными входной и выходной поверхностями.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вставка выполнена в виде сферической линзы с плоской входной и выпуклой выходной поверхностями.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вставка выполнена в виде стержня с плоскопараллельными входной и выходной торцевыми поверхностями.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регистратор разности фаз выходных лучей выполнен в виде интерферометра.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что матрица и пуансоны выполнены из графита.7. Устройство по п. 1,1. 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 an insert made of a refractory optically transparent material with a birefringence effect and a refractive index variable in the temperature range of sintering with the input and output surfaces installed in the counter groove of the punch, while the input surface of the insert faces the sintering zone, and the output surface is in the channel, and the temperature measuring means is made in the form of a recorder of the phase difference of the output rays. 2. The device according to claim 1, characterized in that the insert is made in the form of a plate with plane-parallel input and output surfaces. The device according to claim 1, characterized in that the insert is made in the form of a spherical lens with a flat input and convex output surfaces. The device according to claim 1, characterized in that the insert is made in the form of a rod with plane-parallel input and output end surfaces. The device according to claim 1, characterized in that the phase difference recorder of the output beams is made in the form of an interferometer. The device according to claim 1, characterized in that the matrix and punches are made of graphite. 7. The device according to claim 1,
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 Richter, 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. 12365, 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 Richter, 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, содержащем 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 вставки из тугоплавкого оптически прозрачного материала с эффектом двулучепреломления и переменным в температурном диапазоне спекания коэффициентом преломления с входной и выходной поверхностями, размещенной так, что ее входная поверхность обращена к зоне спекания, выходная поверхность обращена в канал, а средство измерения температуры выполнено в виде регистратора разности фаз выходных лучей, при этом вставка может быть выполнена в виде пластины с плоскопараллельными входной и выходной поверхностями или в виде стержня с плоскопараллельными входной и выходной торцевыми поверхностями, оптимально, когда вставка выполнена в виде сферической линзы с плоской входной и выпуклой выходной поверхностями, при этом регистратор разности фаз выходных лучей выполнен в виде интерферометра, кроме того матрица и пуансоны выполнены из графита, а вставка в виде сферической линзы выполнена 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 opposed 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 an insert made of a refractory optically transparent material with a birefringence effect and a refractive index variable in the temperature range of sintering with the input and output surfaces placed so that its input surface faces the sintering zone, the output surface faces the channel, and the temperature measuring means is made in the form of a recorder of the phase difference of the output rays, while the insert can be made in the form of a plate with plane-parallel input and output bottom surfaces or in the form of a rod with plane-parallel input and output end surfaces, it is optimal when the insert is made in the form of a spherical lens with a flat input and convex output surfaces, while the output phase difference recorder is made in the form of an interferometer, in addition, the matrix and punches are made of graphite, and the insert in the form of a spherical lens is made of 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 - сферическая линза;- FIG. 2 - spherical lens;
- 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 - сферическая линза;4 - spherical lens;
5 - канал;Channel 5;
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 вставку, выполненную из тугоплавкого оптически прозрачного материала с эффектом двулучепреломления и переменным в температурном диапазоне спекания коэффициентом преломления с входной и выходной поверхностями. Вставка может быть выполнена в виде пластины с плоскопараллельными входной и выходной поверхностями или в виде стержня с плоскопараллельными входной и выходной торцевыми поверхностями. Оптимально, когда вставка выполнена в виде сферической линзы 4, включающей плоскую входную 9 и выпуклую выходную 10 поверхность, размещенной так, что ее входная поверхность 9 обращена в зону спекания 11, а выходная поверхность 10 обращена в канал 5. За счет эффекта двулучепреломления вставки, входящее в линзе 4 излучение 12 из зоны спекания 11 расщепляется на два луча (обыкновенный 13 и необыкновенный 14) и из линзы 4 выходят через поверхность 10 две лучи разной поляризации. Сферическая линза 4 способна дополнительно фокусировать выходящие обыкновенный 13 и необыкновенный 14 лучи в плоскость параллельно нормали апертуры регистратора 6, имеющие разность фаз. Разность фаз обыкновенного 13 и необыкновенного 14 луча зависит от коэффициента преломления линзы 4 отдельно для каждого выходящего луча. Коэффициент преломления в свою очередь зависит от температуры в зоне спекания 11, таким образом величина разности фаз является функцией температуры зоны спекания 11. Сдвиг фаз обыкновенного и необыкновенного луча в частотном интервале также зависит от температуры и является показателем температуры в зоне спекания 11.The main difference between the claimed technical solution and the prototype is to replace the jumper (see prototype) with an insert made of a refractory optically transparent material with a birefringence effect and a refractive index variable in the sintering temperature range with input and output surfaces. The insert can be made in the form of a plate with plane-parallel input and output surfaces or in the form of a rod with plane-parallel input and output end surfaces. Optimally, when the insert is made in the form of 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 для электромагнитных волн в видимом диапазоне с использованием линзы 4, проницаемой для электромагнитных волн в видимом диапазоне.This effect is based on the use of an interferometer as a
Поскольку в зоне спекания рабочее давление весьма высоко, сопряжение линзы 4 с ответным пазом 15 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 линзе 4, оптимально выполнять матрицу 1 и пуансоны 2, 3 из графита, а линзу - 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
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 11. Линза 4 устанавливается с натягом в ответный паз 15 пуансона 3 таким образом, что выпуклая выходная поверхность 10 линзы 4 была обращена в канал 5. Следом пуансон 3 устанавливается в матрицу 1 так, что плоская входная поверхность 9 линзы 4 сопрягалась с зоной спекания 11. 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 выходная поверхность 10 линзы 4 должна быть обращена к продолжению канала 5 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 11 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 11 до температуры спекания. При нагреве, зона спекания 11 излучает электромагнитные волны в широком спектре длин волн и входящий в линзу 4 через входную поверхность 9 коллимированный пучок 12 видимого света расщепляется на два луча (обыкновенный 13 и необыкновенный 14) и из линзы 4 выходят через поверхность 10 две лучи разной поляризации. Линза 4 фокусирует излучения из зоны спекания 11 в плоскость параллельно нормали апертуры регистратора 6 через канал 5. При изменении температуры в зоне спекания 11 изменяется коэффициент преломления линзы и появляется изменение разности фаз обыкновенного 13 и необыкновенного 14 луча, а также сдвиг фаз в частотном диапазоне. Регистратор 6 фиксирует амплитуды интерференционных линий, их ширину и расстояние между максимумами (минимумами) линий интерференционной картины сведения обыкновенного 13 и необыкновенного 14 луча. Данные характеристики интерференционной картины зависят от температуры и являются характеристиками температуры зоны спекания 11. Регистратор 6 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 (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154256/02U RU163893U1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154256/02U RU163893U1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU163893U1 true RU163893U1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154256/02U RU163893U1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU163893U1 (en) |
-
2015
- 2015-12-17 RU RU2015154256/02U patent/RU163893U1/en active
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 | |
CN103728186A (en) | On-line observable high-temperature three-point bend test system | |
RU173525U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU163794U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
CN107349021B (en) | The press mold orientation optimization method of shelly-shaped dental appliance manufacture craft based on hot pressing film forming process | |
RU163892U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
RU163893U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
Razvan et al. | Applications of the selective laser melting technology in the industrial and medical fields | |
GB2583658A9 (en) | System and method for monitoring manufacturing precision in the additive manufacturing of three-dimensional components | |
JP7431726B2 (en) | Single color composite milling block and its manufacturing method | |
Wang et al. | A layer-to-layer control-oriented model for selective laser melting | |
RU163896U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
CN110514233A (en) | Mach-Zehnder interferometer on a kind of cavity suspension channel-style optical fiber cable | |
RU185200U1 (en) | Device for producing products from composite powders | |
RU163895U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
CN203173989U (en) | Ion exchange furnace | |
RU191449U1 (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 | |
RU163894U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDERS | |
RU215691U1 (en) | Device for obtaining products from composite powders | |
Bai et al. | Analysis of temperature distribution in rotating arc welding | |
CN103462711A (en) | Method for manufacturing bleaching denture | |
CN102507160B (en) | Self-focusing lens on-line detecting control system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210728 Effective date: 20210728 |