RU1780925C - Способ изготовлени порошковой проволоки и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в боковое отверстие втулки 6 и далее по направл ющей винтовой канавке 7 подают проволочную заготовку неограниченной длины, заостренный конец которой захватываетс  .рифлени ми полого ротора 2. При перемещении по винтовой канавке 7 проволочна  заготовка сворачиваетс  в спираль, движу

Description

фе/г.2

щуюс  в направлении прессовани . При этом спираль нагреваетс  до температуры гор чей прессовой сварки и поступает в коническую полость, где захватываетс  резьбой боковой поверхности 12 пуансона 5 и прессуетс  в оболочку с формованием на ее внутренней поверхности концентричных винтовых канавок. В калибрующей части полости 9 в передний конец оболочки вворачивают резьбовую заглушку, после чего через

полость в пуансоне 5 подают порошок и уплотн ют его винтовой торцовой поверхностью 10, при этом возникает усилие прессовани  проволоки. Слой порошка, прилегающий к конической винтовой поверхности , периодически смещаетс  выступами 11 вдоль образующей в противоположных направлени х. Таким образом , порошок испытывает сдвиговые деформации . 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности, к технологии изготовлени  порошковой проволоки.

Известен способ изготовлени  порошковой проволоки, включающий многократное волочение или прокатку в калибрах оболочки с порошком, причем первый переход осуществл ют волочением по вертикали с одновременной подачей порошка в оболочку , и его уплотнение вибрацией.

Однако способ не позвол ет получать порошковую проволоку неограниченной длины. Кроме того, способ не позЁол ет получать порошковую проволоку с высокой плотностью порошкового сердечника из-за невысокой плотности засыпки порошка и удлинени  оболочки в процессе волочени  или прокатки Способ не обеспечивает также высокой производительности процесса из-за ограниченной степени обжати  при многократном волочении или прокатке, так как при волочении степень обжати  за проход ограничена прочностью материала оболочки выход щего конца проволоки, а при прокатке - величиной угла захвата. Кроме того, при прокатке понижена точность издели .

Известно устройство дл  экструдирова- ни  порошковой проволоки, содержащее корпус, бункер дл  полимера и бункер дл  порошка, ступенчатый шнек с противоположными винтовыми канавками, крышки с соосными формующими отверсти ми, при этом между крышками образована полость, соединенна  с винтовой канавкой шнека меньшего диаметра

Однако устройство позвол ет изготавливать порошковую проволоку только из пластифицируемых порошков Это вызвано неравномерностью течени  слоев порошка в матрице, а также значительными силами трени . Кроме того в устройстве происходит загр знение порошкового сердечника жидким полимером, что снижает качество проволоки

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ изготовлени  порошковой проволоки

неограниченной длины, включающий непрерывное прессование оболочки из металла в жидком состо нии под давлением, заполнение оболочки порошков и их последующее охлаждение.

Однако способ не позвол ет получать порошковую проволоку с тонкостенной оболочкой , а также проволоку с высокой плотностью порошка, так как в способе отсутствует уплотнение порошка в оболочке Проволока имеет также низкое качество структуры металла, характерную дл  лить  - внутренние и внешние дефекты (окисление металла, воздушные раковины, ут жи- ны, высокую шероховатость поверхности,

вызванную налипанием металла оболочки на стенки контейнера). Кроме того, расплавленный металл оболочки, проника  в межчастичное пространство порошка, снижает качество проволоки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  непрерывного прессовани  порошков,

включающее матрицу, установленную с возможностью вращени  вокруг своей оси, и пуансон, нижний торец которого выполнен в виде заклинивающей поверхности с началом и концом, сход щимс  по радиусу, причем в пуансоне выполнен зазор по радиусу между концом и началом клиновой поверхности дл  подачи порошка.

Однако устройство не позвол ет изготавливать длинномерные порошковые издели  в металлической оболочке, в том числе и порошковую проволоку Устройство не обеспечивает прочного сцеплени  слоев порошка между собой из-за малой площади контакта между сло ми порошка, а также

тем, что контактируемые поверхности слоев сглажены формующей клиновой поверхностью пуансона, что снижает качество издели .

Целью изобретени   вл етс  повышение качества за счет улучшени  микроструктуры металла оболочки и повышени  плотности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе, включающем нагрев и непрерывное формование металлургической оболочки, заполнение оболочки порошком , дл  формовани  оболочки используют проволочную заготовку, при этом проволочную заготовку подают и сворачивают в цилиндрическую спираль, одновременно нагрева  до температуры гор чей прессовой сварки металла, формование оболочки осуществл ют прессованием спирали , при этом в процессе прессовани  на внутренней поверхности оболочки формуют концентричные винтовые канавки, а порошок в процессе заполнени  непрерывно уплотн ют с одновременным сдвигом частиц порошка.

Устройство дл  изготовлени  порошковой проволоки, включающее матрицу, установленную с возможностью вращени  вокруг своей оси, привод вращени  матрицы и пуансон, нижний торец которого имеет винтовую поверхность и сквозную полость дл  подачи порошка, оно снабжено установленной на верхнем торце матрицы направл ющей вдулкой с боковым отверстием и направл ющей винтовой канавкой, коакси- ально матрице с зазором по отношению к ней между верхней частью пуансона и стенками матрицы установлен с возможностью одновременного с матрицей вращени  полый ротор с рифлени ми на внешней поверхности дл  захвата заготовки, пуансон в нижней части выполнен коническим с большим основанием у торца, бокова  поверхность конической части его выполнена резьбовой, а торцова  поверхность- в виде конуса с размещенными по длине образующей с равномерным шагом выступами в виде концентричных оси пуансона участков, периодически смещенных по радиусу пуансона на половину шага При этом пуансон установлен в матрице с зазором

Устройство отличаетс  также тем, что на входе в направл ющую установлено уплотнение , а зазор между матрицей и полым ротором подсоединен к вакуумному насосу.

Еще устройство отличаетс  тем, что профиль выступов выполнен или треугольным , или трапецеидальным или полукруглым .

Непрерывные процессы изготовлени  оболочки из монопроволоки и прессовани  порошка позвол ют изготавливать порошковую проволоку неограниченной длины с высокой плотностью порошкового сердечника .

Использование при формовании обо- 5 лочки проволочной заготовки, имеющей более высокую чистоту поверхности, чем, например, гранулы, позвол ет надежно очищать ее поверхность от окислов, что улучшает услови  дл  гор чей прессовой сварки

0 металла Наиболее эффективным профилем проволочной заготовки  вл етс  пр моугольный (квадратный)Лак как он обеспечивает наибольший объем заполнени  зазора между матрицей и полым ротором и наи5 большую площадь контакта между витками проволочной заготовки.

Свернута  в бесконечную спираль проволочна  заготовка позвол ет максимально приблизить форму проволочной заготовки к

0 форме оболочки неограниченной длины

Снижение температуры нагрева до температуры гор чей прессовой сварки с ваку- умированием области сварки позвол ет устранить образование окислов при нагреве

5 и загр знение ими металла оболочки и порошка .

Формование оболочки прессованием цилиндрической спирали позвол ет изготавливать оболочку гор чей обработкой дав0 лением, что дает возможность по сравнению с литьем под давлением, улучшить свойства металла - получать равноосные зерна необходимых размеров, уплотн ть металл, особенно в услови х схе5 мы всестороннего сжати , улучшать прочностные и пластические свойства металла за счет усилени  св зей между зернами, а также получать тонкостенные оболочки.

Формование на внутренней поверхно0 сти оболочки концентричных винтовых канавок позвол ет создать высокое гидростатическое давление в металле оболочки при ее прессовании в коническом зазоре , способствующее схватыванию

5 поверхностей витков. Резьбовые канавки на конической поверхности пуансона способствуют подаче проволочной спирали в конический зазор, улучшают сцепление оболочки и порошкового сердечника прово0 локи увеличивают их площадь контакта

Уплотнение порошка в процессе заполнени  оболочки позвол ет увеличить высокое содержание порошка в проволоке, получать порошковую проволоку с высокой

5 плотностью сердечника Усилие, прикладываемое к порошку при уплотнении  вл етс  общим усилием прессовани  порошковой проволоич

Сдвиг порошка в процессе уплотнени  прзвол ет создать в нем сдвиговые деформации , что снижает усилие прессовани  порошка , повышает его плотность, так как порошок втираетс  в межчастичное пространство. При сдвиговых деформаци х происходит срыв с поверхности частиц по- рошка окисных пленок, что способствует их схватыванию, т.е. улучшаетс  качество порошковой проволоки.

Коническа  винтова  поверхность нижнего торца пуансона увеличивает площадь контакта между сло ми порошка и увеличивает тем самым прочность сцеплени  слоев.

Выступы на конической винтовой поверхности пуансона, периодически смещенные йа половину шага относительно оси пуансона, при вращении матрицы разрушают сглаженную винтовой поверхностью пуансона поверхность порошка, способству  тем самым более прочному сцеплению слоев порошка. Участки выступов создают в порошке сдвиговые деформации, перемеща  слои порошка, прилегающие к пуансону , в пустоты, образовавшиес  в порошке при перемещении предыдущих участков выступов .

Дл  создани  высокого гидростатического давлени  в металле при формовании оболочки, бокова  поверхность пуансона выполнена конической с большим основанием , Прилегающим к нижнему торцу.

На фиг.1 показан общий вид устройства , вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - намотка проволочной заготовки в спираль; на фиг,4 - вид на нижний торец пуансона.

Устройство состоит из матрицы 1, полого ротора 2, установленных с возможностью вращени  в одном направлении, приводов вращени  3 и 4 матрицы и полого ротора, пуансона 5, направл ющей 6 с винтовой ка- навкой 7 и нагревател  8. В матрице 1 выполнена коническа  полость 9, Ротор 2 установлен концентрично оси матрицы 1 с зазором, обеспечивающим обжатие проволочной заготовки, достаточное дл  преодо- лени  сил трени  в винтовой канавке 7 направл ющей 6. На боковой поверхности ротора 2 выполнены пр мые рифлени . Нижний торец пуансона 5 выполнен в виде конической винтовой самотормоз щей по- верхности 10, на которой с равным шагом на длине образующей размещены выступы 11. Участки выступов периодически смещены на половину шага относительно оси пуансона . Профиль выступов - треугольный, трапе- цеидальный или полукруглый. Бокова  поверхность 12 пуансона 5, прилегающа  к его нижнему торцу, выполнена конической с конусностью, обратной направлению прессовани  На поверхности 12 выполнена

резьба. В пуансоне 5 выполнен продольный паз между началом и концом конической винтовой поверхности 10 дл  подачи порошка . На входе в направл ющую б установ- лено уплотнение 13, а зазор между матрицей 1 и ротором 2 подсоединен переходником 14 к вакуумному насосу.

Устройство работает следующим образом .

В уплотнение 13 подают заостренным концом проволочную заготовку неограниченной длины до захвата ее рифлени ми вращающегос  полого ротора 2. При перемещении по винтовой канавке 7 направл ющей 6 проволочна  заготовка сворачиваетс  в спираль, котора  перемещаетс  в направлении прессовани . Спираль в процессе перемещени  нагреваетс  до температуры гор чей прессовой сварки и поступает в коническую полость, где захватываетс  резьбой боковой поверхности 12 пуансона 5 и прессуетс  в бесконечную оболочку с формованием на ее внутренней поверхности концентричных винтовых канавок, В калибрующей части полости 9 в передний конец оболочки вворачивают резьбовую заглушку, после чего в продольный паз пуансона 5 подают порошок, который уплотн етс  конической винтовой самотормоз щей поверхностью 10, при этом возникает усилие прессовани  порошковой проволоки. При вращении матрицы 1 вращаетс  порошок, при этом смещенные на половину шага выступы 11 разрушают сглаженную винтовой поверхностью 10 поверхность порошка. Слой порошка, прилегающий к конической винтовой поверхности 10, периодически смещаетс  выступами 11 вдоль образующей поверхности во взаимопротивоположных направлени х, вызыва  в порошке сдвиговые деформации.

Пример 1. Изготавливали порошковую проволоку диаметром 5 мм, состо щую из алюминиевой оболочки марки АМц с толщиной стенки 0,5 мм и сердечника - порошка ниоби  марки ПНП-1 относительной плотностью 0,8 и размером частиц меньше 40 мкм. Заостренный конец проволочной заготовки поперечным сечением 2x3 мм поступал в уплотнительную волоку и захватывалс  рифлени ми боковой поверхности полого ротора, а в последующем поверхностью матрицы, вращающимис  по ходу вращени  часовой стрелки со скоростью 120 об/мин, при этом зазор между матрицей и ротором составл л 1,8 мм. Проволочна  заготовка в уплотнительной волоке обжималась на 4%, после чего сворачивалась в бесконечную спираль наружным диаметром 16 мм, нагревалась до температуры гор чей

прессовой сварки 460°С и сваривалась в коническом зазоре в бесконечную оболочку наружным диаметром 16 мм, толщиной стенки 0,5 мм с одновременным формованием на ее внутренней поверхности винтовых канавок глубиной 0,12 мм. Скорость истечени  оболочки составл ла 0,025 м/сек. После установки в передний конец оболочки резьбовой заглушки подавалс  порошок в количестве 26,5 г/сек. Порошок непрерывно уплотн лс  пуансоном, нижний торец которого выполнен с углом наклона образующей конической винтовой поверхности к оси пуансона 70. Профиль выступов имел треугольную форму высотой 0,7 мм, Шаг между выступами равен 2,5 мм. На продольном шлифе порошковой проволоки отсутствовала граница раздела между сло ми порошка,, а изменение плотности порошка по диаметру порошкового сердечника не превышала 3%. Предел прочности на разрыв металла оболочки вдоль оси проволоки составл л 0,9 предела прочности на разрыв образца оболочки , изготовленного поперек оси проволоки . Колебание диаметра проволоки по длине не превышало третьего класса точности , а шероховатость поверхности - не ниже шестого класса, что соответствовало техническим услови м.

Проволока из вышеуказанных материа- лов диаметром 5 мм, изготовленна  извест- ным способом, имела минимальную толщину стенки оболочки 1.4 мм и максимальную относит, плотность порошка 0,54. что не соответствовало техническим услови-  м. В оболочке проволоки вы влены воздушные раковины и ут жины, металл оболочки имел крупнозернистую структуру. Кроме того, порошок, прилегающий к меж- слойной границе на глубину 1,2 мм был про- питан расплавленным металлом оболочки, что недопустимо по техническим услови м.

Пример 2. Изготавливали порошковую проволоку диаметром 8 мм, состо щую из алюминиевой оболочки марки АД1 с тол- щиной стенки 9,8 мм и сердечника - порошка титана марки ТПАТ относительной плотностью 0,85 и размером частиц -60 + 40 мкм. Заостренный конец проволочной заготовки диаметром 3,0 мм поступал в уплотни- тельную волоку и захватывалс  рифлени ми боковой поверхности полого ротора, а в последующем поверхностью матрицы, вращающимис  по ходу вращени  часовой стрелки со скоростью 30 об/мин, при этом зазор между матрицей и ротором составл л 2,65 мм. Проволочна  заготовка в уплотни- тельной волоке обжималась на 4%, после чего сворачивалась в бесконечную спираль наружным диаметром 25 мм, нагревалась до

температуры гор чей прессовой сварки 480 С и сваривалась в коническом зазоре в бесконечную оболочку наружным диаметром 25 мм и толщиной стенки 0,8 мм с одновременным формованием на ее внутренней поверхности винтовых канавок глубиной 0,25 мм. Скорость истечени  оболочки составл ла 0,045 м/сек.

После установки в передний конец оболочки резьбовой заглушки подавалс  порошок в количестве 66 г/сек. Порошок непрерывно уплотн лс  пуансоном, нижний торец которого выполнен с углом наклона образующей конической винтовой поверхности к оси пунасона 76°. Профиль выступов имел трапецеидальную форму высотой 1 мм. Шаг между выступами равен 3,0 мм. На продольном шлифе порошковой проволоки отсутствовала граница раздела между сло ми порошка, а изменение плотности порошка по диаметру порошкового сердечника не превышала 2,1 %. Предел прочности на разрыв оболочки вдоль оси проволоки составл л 0,96 предела прочности на разрыв образца оболочки, изготовленного поперек образующей. Колебание диаметра проволоки по длине не превышало третьего класса точности, а шероховатость поверхности - не ниже шестого класса, что соответствовало техническим услови м.

Проволока из вышеуказанных материалов диаметром 8 мм, изготовленна  извест- ным способом, имела минимальную толщину стенки оболочки 1,8 мм и максимальную относительную плотность порошка 0,46, что не соответствовало техническим услови м. В оболочке проволоки вы влены воздушные раковины и ут жины, при этом металл оболочки содержал окислы и имел крупнозернистую структуру. Кроме того, порошок , прилегающий к межслойной границе , на глубину 1,7 мм был пропитан расплавленным металлом оболочки, что недопустимо по техническим услови м.

Технико-экономическа  эффективность способа и устройства дл  изготовлени  порошковой проволоки состоит в расширении технологических возможностей способа и. улучшении качества проволоки за счет снижени  температуры нагрева оболочки при ео формовании до температуры гор чей прессовой сварки и применени  в процессе формо-зани  оболочки прессовани , увеличени  межслойного трени , уплотнени  порошка в процессе заполнени  с передачей усили  прессовани  проволоки через уплотненный порошок.

Claims (6)

1. Способ изготовлени  порошковой проволоки, преимущественно, с тонкостейной оболочкой, включающий непрерывное гор чее формование металлической оболочки и заполнение ее порошком, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества за счет улучшени  макроструктуры металла оболочки и повышени  плотности порошка, оболочку изготавливают путем подачи проволочной заготоЪкй; сворачивани  ее в цилиндрическую спираль с одновременным нагревом до температуры гор чей прессовой сварки металла, ее прессованием и формованием на внутренней поверхности оболочки винтовой канавки, а заполнение оболочки порошком осуществл ют с его уплотнением и сдвиговыми де- формаци ми.

2. Устройство дл  изготовлени  порошковой ПрЪ во ло ки, преимущественно с тонкостенной оболочкой, включающее матрицу с приводом вращени  и пуансон, выполнен- ный со сквозной полостью дл  подачи порошка , нижний торец которого имеет винтовую поверхность, отличающеес  тем, что. с целью повышени  качества за счет улучшени  макроструктуры металла оболочки и повышени  плотности порошка, оно снабжено усУановленной на верхнем торце матрицы втулкой с боковым отверсти- ем и направл ющей винтовой канавкой соответственно дл  ввода и подачи в Матрицу проволочкой заготовки, полым ротором с

рифлени ми на внешней поверхности дл  захвата заготовки, размещенным между верхней частью пуансона и стенками матрицы с зазором по отношению к матрице и установленным с возможностью однонаправленного с матрицей вращени , пуансон в нижней части выполнен коническим с большим основанием у торца, бокова  поверхность конической части его выполнена резьбовой, а торцова  поверхность выполнена в виде конуса с размещенными подлине образующей с равномерным шагом выступами Ё виде концентричных оси пуансона участков, периодически смещенных по радиусу пуансона на половину шага, при этом пуансон установлен в матрице с зазором .

3.Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что в отверстии дл  ввода проволочной заготовки установлено уплотнение, а зазор между матрицей и полым ротором соединен с вакуумным насосом.

4.Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что профиль выступов выполнен треугольным.

5.Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что профиль выступов выполнен трапецеидальным.

6.Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что профиль выступов выполнен полукруглым.

Риг. 1

ВиО Б

Фиг. 3

Фиг. 4

13

R