RU181536U1 - Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков - Google Patents

Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков Download PDF

Info

Publication number
RU181536U1
RU181536U1 RU2018110442U RU2018110442U RU181536U1 RU 181536 U1 RU181536 U1 RU 181536U1 RU 2018110442 U RU2018110442 U RU 2018110442U RU 2018110442 U RU2018110442 U RU 2018110442U RU 181536 U1 RU181536 U1 RU 181536U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
punch
powder
electrical resistance
bushings
lining
Prior art date
Application number
RU2018110442U
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Сергеевич Башлыков
Наталья Сергеевна Ермакова
Дмитрий Павлович Шорников
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Priority to RU2018110442U priority Critical patent/RU181536U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU181536U1 publication Critical patent/RU181536U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02Compacting only
    • B22F3/087Compacting only using high energy impulses, e.g. magnetic field impulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам электроимпульсного прессования порошка, и служит для изготовления плотных изделий из электропроводных порошков или частиц с низким электросопротивлением.Технический результат достигается тем, что в устройстве для электроимпульсного прессования электропроводных порошков, включающее импульсный источник энергии, металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и имеют возможность скользить вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании, верхний и нижний пуансоны выполнены составными из двух частей, основной части и накладки, соприкасающейся с засыпкой порошка, имеющей более высокое электросопротивление, ρ=3÷10 ρгде ρ- удельное электрическое сопротивление материала накладки, р- удельное электрическое сопротивление материала основной части пуансона, а высота накладки определяется из формулы: h = 0,3÷2,5 d, где h - высота накладки, d - диаметр пуансона.Такая конструкция пуансона позволяет сжать порошковую засыпку и обеспечить ее разогретой с высокой температурой более длительное время, что замедляет ее остывание. Тем самым у нее повышается пластичность и увеличивается прессуемость. В результате получается более плотный образец из порошков с низким электросопротивлением, чем на известной установке.

Description

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для электроимпульсного прессования порошка, и служит для изготовления плотных изделий из электропроводных порошков или частиц.
Известна установка для электроимпульсного прессования порошков [А.С. №801374 от 01.01. 1981 г. Устройство для электроимпульсного прессования порошка.] Устройство включает высоковольтный трансформатор, выпрямитель, конденсаторную батарею, электрический разрядник, выполняющий роль ключа для замыкания электрической цепи, который управляется специальной системой поджига, систему управления, служащую для управления зарядкой батареи конденсаторов, верхний подвижный пуансон и нижний неподвижный пуансон, нагружающее устройство (пневмопресс). Порошок помещают в металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала.
При прохождении импульса разрядного тока от батареи конденсаторов через поджатый порошок он разогревается. В результате приложенного статического давления и импульсного нагрева порошка происходит его уплотнение. Полученные на этой установке образцы часто имеют низкое качество боковой поверхности, из-за припекания керамической матрицы к образцу. Кроме того на этой установке крайне затруднительно получить образцы из порошков с высокой электропроводностью.
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 (высоковольтный трансформатор, выпрямитель, конденсаторная батарея, электрический разрядник, система поджига, система управления), 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.
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. Затем включают вибратор, происходит воздействие вибрационной нагрузки на матрицу. После чего, от импульсного источника тока на засыпку порошка подают импульс тока. Импульс разрядного тока, протекая через поджатый порошок, разогревает его. За счет приложенного давления происходит уплотнение засыпки и получается плотный образец с хорошей боковой поверхностью, из-за того что схватывание боковой поверхности керамической матрицы с материалом образца существенно уменьшается. Однако на этой установке получить образцы с высокой плотностью из порошков с низким электросопротивлением, такие как Cu, Ag и медные сплавы весьма затруднительно, так как импульс тока проходя через такой материал разогревает его не до требуемой высокой температуры. Выделение тепла в порошковой засыпке определяется по формуле Q=j2 RΔt, где Qп - выделяемое тепло в порошковой засыпке, j - импульс тока протекающий через порошковую засыпку, R - сопротивление порошковой засыпки, Δt - время протекания импульса тока. Из формулы видно, что чем больше сопротивление порошковой засыпки, тем больше в нем выделяется тепла и тем самым он лучше уплотняется. Но при определенной запасаемой энергии на батарее конденсаторов, которая равна Е=CU2/2, где Е - запасаемая энергия, U - напряжение на батарее конденсаторов, С - емкость батареи, величину импульса тока уже невозможно увеличить, так как она полностью заряжена до максимального напряжения, а для увеличения емкости батареи конденсаторов потребовалось бы дополнительные конденсаторы и переделка установки.
В связи с этим, важнейшей задачей является разработка устройства для электроимпульсного прессования порошка, позволяющее повысить нагрев порошков с низким электросопротивлением при определенной запасаемой энергии на батарее конденсаторов и получать из него плотные изделия.
Техническим результатом заявленного устройства является создание изделия, обеспечивающего с помощью электроимпульсного прессования получение образцов из порошков с низким электросопротивлением, такие как Cu, Ag и медные сплавы.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроимпульсного прессования электропроводных порошков, включающее импульсный источник энергии, металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и имеют возможность скользить вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании, отличающаяся тем, что верхний и нижний пуансоны выполнены составными из двух частей, основной части и накладки, соприкасающейся с засыпкой порошка, имеющей более высокое электросопротивление, ρн=3÷10 ρo, где ρн - удельное электрическое сопротивление материала накладки, ρo - удельное электрическое сопротивление материала основной части пуансона, а высота накладки определяется из формулы: h=0,3÷2,5 d, где h - высота накладки, d - диаметр пуансона.
Такая конструкция пуансона позволяет сжать порошковую засыпку и обеспечить ее разогретой с высокой температурой более длительное время из-за того, что тепло которое выделяется в этой накладке пуансона за счет теплопроводности передается засыпке порошка и она значительно медленнее остывает. Тем самым у нее повышается пластичность и увеличивается прессуемость. В результате получается более плотный образец, чем на известной установке.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, на которой показано устройство для электроимпульсного прессования порошков. Оно включает импульсный источник энергии 1, верхний подвижный пуансон 2 и нижний неподвижный пуансон 3. Нижний пуансон 3 вставлен в опору 4, которая помещена на плиту 5. Верхний подвижный пуансон 2 электрически изолирован от нижнего пуансона 3 изолирующими втулками 6, надетыми на крепление стойки 7. Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от нагружающего устройства 8 (пневмопресса) через шток 9, которые изолированы друг от друга неэлектропроводной прокладкой 10. Электропроводный порошок 11 помещают в керамическую матрицу 12 зажатую в металлическую обойму 13. Верхний пуансон 2 и нижний пуансон 3 сделаны составными из двух одинаковых частей, причем части пуансонов соприкасающиеся с засыпкой порошка (накладки) 14 и 15 выполнены из нихрома с высоким электросопротивлением (Рис 2). На плите 5 установлены двое направляющих 16 и 17 с пружинами 18 и 19, на которые надеты втулки 20 и 21, соединенные с пластиной 22. Эта пластина соединена с металлической обоймой 13.
Устройство работает следующим образом. Порошок электропроводного материала 11, заключенный в керамическую матрицу 12, зажатую в металлическую обойму 13, поджимается пуансонами 2 и 3, Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от пневмопресса 8 через шток 9. Включается импульсный источник энергии 1, ив нем накапливается необходимое количество энергии, которое определяется видом и массой уплотняемого порошка. После этого пропускают импульс тока от импульсного источника 1 через поджатый порошок 11, который разогревает его. Импульс тока также нагревает накладки пуансонов 14 и 15, которые значительно сильнее разогреваются по сравнению с другой частью пуансонов из-за их высокого электросопротивления. В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон 2, являющийся продолжением штока 9 от нагружающего устройства 8, совершает перемещение вниз. Обойма 13 вместе с матрицей 12, и засыпкой порошка 11 также начинают двигаться вниз, происходит его уплотнение. Благодаря тому, что остывание полученной прессовки происходит медленнее из-за меньшего отвода тепла через торцы пуансонов, уплотнение происходит более длительное время и образец получается более плотный, чем на известной установки. При высоте накладки h<0,3 d, где h - высота накладки, d - диаметр пуансона, и ρн<3 ρo, где ρн - удельное электрическое сопротивление материала накладки, ρo - удельное электрическое сопротивление материала основной части пуансона, выделенного тепла в ней оказывается недостаточно, чтобы существенно замедлить остывание прессовки и тем самым увеличить ее плотность. При высоте накладки h > 2,5 d, и ρн > 10 ρo происходит перераспределение выделяемого тепла при пропускании импульса тока, нагрев накладок забирает большую мощность установки, чем идет на нагрев порошка. Засыпка нагревается меньше и плотность ее получается ниже.
При отсутствии указанных дополнительных приспособлений (пуансоны выполнены составными из двух частей с накладками имеющие более высокое электросопротивление) засыпка порошка остывала бы быстрее и ее плотность была бы ниже. Проведенное электроимпульсное прессование порошка Cu + 0,45% Al2O3 подтверждает это предположение.
Процесс электроимпульсного прессования проводился при использовании составных пуансонов (молибден марки МЧ + нихром марки Х20Н80, взятые в различных соотношениях) при давлении 200-250 МПа и параметрах импульса тока I=103 A, t=300 мкс. Нихром был выбран в качестве материала накладки, так как он обладает высоким электрическим сопротивлением (1,05-1,4 Ом⋅мм2/м). При этом количество тепла, выделяемое при прохождении импульса, на 520-580 Дж превышает аналогичную величину для цельных пуансонов из молибдена и стали. Полученные при использовании предлагаемого устройства значения плотности образцов Cu + 0,45% Al2O3 составляют 97-98% от теоретической, что видно из представленной Таблицы 1. В тоже время, плотность изделий, поучаемых на известной установке, была 89-91%.
Таким образом, применение описанного устройства для электроимпульсного прессования порошковых материалов позволяет получать образцы с высокой плотностью из порошков с низким электросопротивлением.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков, содержащее импульсный источник энергии, металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, пластину с двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и выполнены с возможностью вертикального скольжения вдоль направляющих, установленных на нижнем основании, отличающееся тем, что верхний и нижний пуансоны выполнены составными из двух частей, включающих основную часть и соприкасающуюся с засыпкой порошка накладку, имеющую удельное электрическое сопротивление материала, равное ρн=3÷10 ρo, где ρo - удельное электрическое сопротивление материала основной части пуансона, Ом∙мм2/м, а высота накладки определяется из соотношения h=0,3÷2,5 d, где h - высота накладки, мм, d - диаметр пуансона, мм.
RU2018110442U 2018-03-23 2018-03-23 Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков RU181536U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110442U RU181536U1 (ru) 2018-03-23 2018-03-23 Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110442U RU181536U1 (ru) 2018-03-23 2018-03-23 Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU181536U1 true RU181536U1 (ru) 2018-07-18

Family

ID=62915277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018110442U RU181536U1 (ru) 2018-03-23 2018-03-23 Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU181536U1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186244U1 (ru) * 2018-09-17 2019-01-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования нетермостойких материалов
RU188873U1 (ru) * 2018-12-19 2019-04-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов
RU198007U1 (ru) * 2019-10-29 2020-06-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для электроимпульсного компактирования электропроводных порошков, содержащих радионуклиды
RU198931U1 (ru) * 2020-02-25 2020-08-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов
RU201841U1 (ru) * 2020-10-05 2021-01-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1139564A1 (ru) * 1983-08-05 1985-02-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт Способ изготовлени изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов
RU139637U1 (ru) * 2013-07-16 2014-04-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошка
RU173938U1 (ru) * 2017-03-10 2017-09-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошка

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1139564A1 (ru) * 1983-08-05 1985-02-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт Способ изготовлени изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов
RU139637U1 (ru) * 2013-07-16 2014-04-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошка
RU173938U1 (ru) * 2017-03-10 2017-09-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошка

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186244U1 (ru) * 2018-09-17 2019-01-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования нетермостойких материалов
RU188873U1 (ru) * 2018-12-19 2019-04-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов
RU198007U1 (ru) * 2019-10-29 2020-06-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для электроимпульсного компактирования электропроводных порошков, содержащих радионуклиды
RU198931U1 (ru) * 2020-02-25 2020-08-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов
RU201841U1 (ru) * 2020-10-05 2021-01-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU181536U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования электропроводных порошков
RU186244U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования нетермостойких материалов
Orrù et al. Consolidation/synthesis of materials by electric current activated/assisted sintering
Yurlova et al. Electric pulse consolidation: an alternative to spark plasma sintering
RU188873U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов
Grasso et al. Electric current activated/assisted sintering (ECAS): a review of patents 1906–2008
PL228059B1 (pl) Urzadzenie z wielkopradowym łacznikiem elektronicznym dla konsolidacji materiałów proszkowych oraz sposób konsolidacji materiałów proszkowych za pomoca urzadzenia z wielkopradowym łacznikiem elektronicznym
RU196265U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования порошковых материалов
CN102325615A (zh) 烧结过程和对应的烧结系统
JPH07316609A (ja) 高密度の粉末プレス加工品の製造方法
RU173938U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования порошка
US3182102A (en) Method and apparatus for making dense bodies of refractory materials
RU146545U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования порошка
RU198007U1 (ru) Устройство для электроимпульсного компактирования электропроводных порошков, содержащих радионуклиды
RU139637U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования порошка
Kim et al. Specimen temperature and sinterability of Ni powder by spark plasma sintering
Zhang et al. Field activated sintering techniques: a comparison and contrast
RU195007U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов
RU181811U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования неэлектропроводных порошковых материалов
RU2541334C1 (ru) Способ изготовления изделий из электропроводных порошковых материалов
RU157755U1 (ru) Устройство для изготовления изделий электроимпульсным прессованием
RU161746U1 (ru) Устройство для изготовления длинномерных изделий электроимпульсным прессованием
RU161439U1 (ru) Устройство для изготовления длинномерных изделий электроимпульсным прессованием
RU179456U1 (ru) Устройство для электроимпульсного прессования порошка
RU2732841C1 (ru) Способ изготовления изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов