RU173938U1

RU173938U1 - Device for electric pulse powder pressing

Info

Publication number: RU173938U1
Application number: RU2017107974U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Башлыков; Евгений Григорьевич Григорьев; Артём Викторович Юдин
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2017-09-20

Abstract

Техническое решение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для электроимпульсного прессования порошка, и служит для изготовления изделий из электропроводных порошков или частиц.Указанный технический результат достигается тем, что устройство для электроимпульсного прессования порошка, содержащее импульсный источник энергии, нагружающее устройство, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, который проходит через верхнее основание, нижний пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя стержнями и двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей с засыпкой порошка, причем втулки подпружинены и выполнены с возможностью скольжения вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании, отличается тем, что оно содержит дополнительный импульсный источник энергии и индуктор с плитой-толкателем, расположенной снизу нижнего основания и выполненной с возможностью перемещения нижнего пуансона вверх через отверстие в нижней плите, причём основной импульсный источник энергии соединён с верхним и нижним пуансонами, а дополнительный источник энергии - с индуктором.Применение описанного устройства для электроимпульсного прессования порошковых материалов позволяет получать изделия с более высокой контролируемой плотностью.The technical solution relates to the field of powder metallurgy, in particular to devices for electropulse pressing of powder, and serves for the manufacture of products from electrically conductive powders or particles. The technical result is achieved in that the device for electropulse pressing of powder containing a pulsed energy source, a loading device, a metal holder with a matrix of insulating material, the upper movable punch inserted into the rod, which passes through the upper base, lower a punch mounted on a lower base, a plate with two rods and two bushings, on which a holder with a matrix with powder backing is fixed, and the bushings are spring loaded and slide vertically along the rails mounted on the lower base, characterized in that it contains an additional pulse an energy source and an inductor with a pusher plate located below the lower base and configured to move the lower punch up through an opening in the lower plate, the main one mpulsny power source connected to the upper and lower punches, and an additional source of energy - with induktorom.Primenenie described device for electro pressing of powdered material allows to obtain products with higher density controlled.

Description

Техническое решение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для электроимпульсного прессования порошка, и служит для изготовления плотных изделий из электропроводных порошков или частиц.The technical solution relates to the field of powder metallurgy, in particular to devices for electropulse pressing of powder, and serves for the manufacture of dense products from electrically conductive powders or particles.

Известна установка для электроимпульсного прессования порошка [А.С. №822991 Установка для электроимпульсного прессования изделий из порошка, опубликовано 23.04.1981 г.]. Устройство включает в себя два импульсных источников энергии. Первый из которых состоит из выпрямителя, конденсаторной батареи, электрического разрядника, выполняющего роль ключа для замыкания электрической цепи, а также индуктора, плиты толкателя, матрицы и пуансонов. Второй импульсный источник энергии также состоит из другой конденсаторной батареи, другого выпрямителя и другого электрического разрядника, причем вторая батарея электрически соединена с нижним пуансоном, а разрядник - с верхним пуансоном.A known installation for electropulse pressing of powder [A.S. No. 822991 Installation for electropulse pressing of powder products, published April 23, 1981]. The device includes two pulsed energy sources. The first of which consists of a rectifier, a capacitor bank, an electric spark gap, acting as a key for closing the electric circuit, as well as an inductor, a plate of a pusher, a matrix and punches. The second pulsed energy source also consists of another capacitor bank, another rectifier and another electric spark gap, the second battery being electrically connected to the lower punch and the spark gap to the upper punch.

При прохождении импульса разрядного тока от одного импульсного источника через порошок он разогревается. Через некоторый промежуток времени (порядка 10^-3-10^-1 секунды) включается второй импульсный источник энергии, который наводит магнитное поле вблизи индуктора. Этот индуктор взаимодействует с плитой толкателем генерирует в ней электромеханическое усилие. Импульс давления, распределенный по поверхности плиты, передается через пуансон на прессуемый порошок, в результате чего происходит его уплотнение. Полученные на этой установке образцы часто имеют недостаточную плотность из-за низкой первоначальной плотности засыпки порошка.When a discharge current pulse passes from a single pulse source through a powder, it heats up. After a certain period of time (of the order of 10 ^-3 -10 ^{-1 -1} seconds), a second pulsed energy source is turned on, which induces a magnetic field near the inductor. This inductor interacts with the pusher plate and generates an electromechanical force in it. The pressure impulse distributed over the surface of the plate is transmitted through the punch to the pressed powder, as a result of which it is densified. The samples obtained at this facility often have insufficient density due to the low initial density of the powder backfill.

Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство для электроимпульсного прессования порошка [Патент на полезную модель №139637, Устройство для электроимпульсного прессования порошка, опубликовано 20.04.2014]. Это устройство включает в себя импульсный источник энергии (конденсаторную батарею, электрический разрядник), металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, вибратор, установленный 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 pressing of powder [Utility Model Patent No. 139637, Device for electropulse pressing of powder, published on 04/20/2014]. This device includes a pulsed energy source (capacitor bank, electric discharger), a metal cage with a ceramic matrix of insulating material, an upper movable punch inserted into the rod, a lower stationary punch mounted on a lower base, a vibrator mounted on a flange that is connected by means of two rods with a plate with two bushings, on which a holder with a matrix is fixed, the bushings being spring-loaded and able to slide vertically along the rails, nnyh on the lower base.

Устройство работает следующим образом. Порошок электропроводного материала, заключенный в керамическую матрицу и зажатую в металлическую обойму, поджимается пуансонами сверху и снизу. Давление Р 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. За счет приложенного давления происходит уплотнение засыпки и получается плотный образец.The device operates as follows. The powder of the electrically conductive material, enclosed in a ceramic matrix and sandwiched in a metal cage, is pressed by punches from above and from below. 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. Due to the applied pressure, the filling is densified and a dense sample is obtained.

Однако при компактизации трудно прессуемых материалов, таких как карбиды, нитриды и твердые сплавы, приложенного давления оказывается недостаточно и плотность изготавливаемых образцов получается недостаточно высокой.However, when compacting difficultly pressed materials, such as carbides, nitrides, and hard alloys, the applied pressure is not enough and the density of the manufactured samples is not high enough.

В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового устройства для электроимпульсного прессования порошка, позволяющего изготавливать изделия с контролируемой высокой плотностью.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 density.

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 плотностью.The technical result of the claimed device is the creation of a new product that provides, using electropulse pressing, obtaining samples with improved characteristics than the prototype, namely with a higher density.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для электроимпульсного прессования порошка, включающее импульсный источник энергии, нагружающее устройство, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, который проходит через верхнее основание, нижний пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя стержнями и двумя и втулками, на которой закреплена обойма с матрицей с засыпкой порошка, причем втулки подпружинены и выполнены с возможностью скользить вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании, отличается тем, что устройство снабжено дополнительным импульсным источником энергии и индуктором с плитой-толкателем, расположенной снизу нижнего основания и которая может перемещать нижний пуансон вверх через отверстие в нижней плите, причем основной импульсный источник энергии соединен с верхним и нижним пуаансонами, а дополнительный источник энергии с индуктором.The specified technical result is achieved in that the device for electropulse pressing of the powder, including a pulsed energy source, a loading device, 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 punch mounted on the lower base , a plate with two rods and two and bushes, on which a holder with a matrix with powder filling is fixed, and the bushes are spring-loaded and slidable vertically along the rails mounted on the lower base, characterized in that the device is equipped with an additional pulsed energy source and an inductor with a pusher plate located below the lower base and which can move the lower punch up through the hole in the lower plate, and the main pulsed energy source is connected with upper and lower punch, and an additional source of energy with an inductor.

Устройство представлено на чертеже (Фиг. 1). Оно включает импульсный источник энергии 1 (состоящий из высоковольтного трансформатора, выпрямителя, конденсаторной батареи, электрического разрядника, выполняющего роль ключа для замыкания электрической цепи, который управляется специальной системой поджига, системы управления, служащую для управления зарядкой и разрядкой батареи конденсаторов), верхний пуансон 2 и нижний пуансон 3. Нижний пуансон 3 вставлен в опору 4, которая помещена на плиту 5. Опора 4 электроизолирована от плиты 5 изоляционным фланцем 6. Верхний пуансон 2 электрически изолирован от нижнего пуансона 3 изолирующими втулками 7, надетыми на крепление стойки 8. Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от нагружающего устройства (пневмопресса 9) через шток 10, которые изолированы друг от друга неэлектропроводной прокладкой 11. Электропроводный порошок 12 помещают в матрицу 13 из электроизолирующего материала, зажатую в металлическую обойму 14. На плите 5 установлены двое направляющих 15 и 16 с пружинами 17 и 18, на которые надеты втулки 19 и 20, соединенные с пластиной 21. Эта пластина соединена с металлической обоймой 14. Снизу плиты 5 установлен магнитный индуктор 22, над которой расположена плита-толкатель 23. Эта плита-толкатель через изолирующую пластину 24 упирается в опору 4. Магнитный индуктор 22 подключен к другому импульсному источнику тока 25.The device shown in the drawing (Fig. 1). It includes a pulsed energy source 1 (consisting of a high-voltage transformer, a rectifier, a capacitor bank, an electric discharger acting as a key for closing an electric circuit, which is controlled by a special ignition system, a control system used to control charging and discharging a capacitor bank), upper punch 2 and the lower punch 3. The lower punch 3 is inserted into the support 4, which is placed on the plate 5. The support 4 is electrically insulated from the plate 5 by an insulating flange 6. The upper punch 2 is electrically insulated from the lower punch 3 by insulating bushings 7 mounted on the rack 8. The pressure P to the upper punch 2 is applied from the loading device (pneumatic press 9) through the rod 10, which are isolated from each other by a non-conductive gasket 11. The electrically conductive powder 12 is placed in the matrix 13 of electrically insulating material, clamped in a metal cage 14. On the plate 5 there are two guides 15 and 16 with springs 17 and 18, on which the bushings 19 and 20 are connected, connected to the plate 21. This plate is connected to the metal cage minutes 14. The bottom plate 5 mounted magnetic inductor 22, which is located above the plate-pusher 23. This pusher-plate through an insulating plate 24 rests on the support 4. The magnetic inductor 22 is connected to another pulse current source 25.

Устройство работает следующим образом. Порошок электропроводного материала 12, заключенный в керамическую матрицу 13 и зажатую в металлическую обойму 14, поджимается пуансонами 2 и 3. Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от пневмопресса 9 через шток 10. Включаются импульсные источники энергии 1 и 25 и в них накапливается необходимое количество энергии, которое определяется видом и массой уплотняемого порошка. После этого пропускают импульс тока от импульсного источника 1 через поджатый порошок, который разогревает его. В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон 2, являющийся продолжением штока 10 нагружающего устройства 9, совершает перемещение вниз. Обойма 14 вместе с матрицей 13 и засыпкой порошка 12 также начинают двигаться вниз, происходит уплотнение порошка. Кроме того, через некоторое время (порядка 1 секунды) пропускают импульс тока от импульсного источника 25 через индуктор 22, в результате чего плита-толкатель 23 отталкивается от него и дополнительно снизу ударяет по нижней опоре 4 вместе с нижнем пуансоном 3. Происходит дополнительное прессующее воздействие на уплотняемый порошок. Вследствие чего плотность изготавливаемого образца получается несколько выше.The device operates as follows. The powder of the electrically conductive material 12, enclosed in a ceramic matrix 13 and clamped in a metal cage 14, is pressed by the punches 2 and 3. The pressure P is applied to the upper punch 2 from the pneumatic press 9 through the rod 10. Switching on pulsed energy sources 1 and 25 and the necessary quantity is accumulated in them energy, which is determined by the type and mass of the compacted powder. After that, a current pulse is passed from the pulse source 1 through the pressed powder, which heats it. During this period of time, the upper movable punch 2, which is a continuation of the rod 10 of the loading device 9, moves down. The holder 14 together with the matrix 13 and the filling of the powder 12 also begin to move downward, the powder is densified. In addition, after some time (about 1 second), a current pulse is passed from the pulse source 25 through the inductor 22, as a result of which the pusher plate 23 pushes away from it and additionally hits the lower support 4 along with the lower punch 3. An additional pressing action occurs on compacted powder. As a result, the density of the manufactured sample is slightly higher.

При отсутствии указанных дополнительных приспособлений (дополнительный источник тока, индуктор, плита толкатель) воздействующее давление на уплотняемый порошок было бы меньше и плотность получаемого изделия была бы ниже. Проведенное электроимпульсное прессование порошка твердого сплава WC 6 с помощью описанного устройства позволило получать изделия с плотностью 98-99% от теоретической, в то же время плотность изделий, поучаемых на известной установке, была 96-97%.In the absence of the indicated additional devices (additional current source, inductor, plate pusher), the acting pressure on the compacted powder would be less and the density of the obtained product would be lower. Conducted electro-pulse pressing of WC 6 carbide powder using the described device made it possible to obtain products with a density of 98-99% of theoretical, while the density of products taught in a known installation was 96-97%.

Таким образом, применение описанного устройства для электроимпульсного прессования порошковых материалов позволяет увеличить прикладываемое давление на порошок и получать изделия с более высокой контролируемой плотностью.Thus, the use of the described device for electropulse pressing of powder materials allows to increase the applied pressure on the powder and to obtain products with a higher controlled density.

Claims

A device for electropulse pressing of a powder containing a pulsed energy source, a loading device, a metal cage with a matrix of insulating material, an upper movable punch inserted into the rod, which passes through the upper base, a lower punch mounted on the lower base, a plate with two rods and two bushings, on which a holder with a matrix with powder filling is fixed, and the bushings are spring-loaded and made with the possibility of sliding vertically along the rails mounted on lower base, characterized in that it contains an additional pulsed energy source and an inductor with a pusher plate located at the bottom of the lower base and configured to move the lower punch up through an opening in the lower plate, the main pulsed energy source being connected to the upper and lower punches, and an additional source of energy - with an inductor.