RU190810U1

RU190810U1 - Device for producing products from composite powders

Info

Publication number: RU190810U1
Application number: RU2019101656U
Authority: RU
Inventors: Пинарготе Нестор Вашингтон Солис; Юрий Олегович Пристинский; Павел Юрьевич Перетягин; Никита Юрьевич Перетягин
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-07-12

Abstract

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. Устройство для получения изделий из композиционных порошков содержит выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания композиционных порошков графитового материала матрицу и установленные внутри нее с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенных графитовых пуансонов, один из которых снабжен цилиндрическим каналом, предназначенным для взаимодействия входящего в устройство средства регистрации излучения и измерения температуры с дном канала, выполненным в виде установленной в ответном пазе пуансона тугоплавкой и проницаемой для инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов электромагнитных волн в тепловых пределах режимов спекания вставки с плоскопараллельными торцевыми поверхностями. Заявленное устройство снабжено оболочкой и двумя оптическими волноводами, при этом первый волновод, оболочка и второй волновод установлены последовательно и жестко соединены в местах их контактов, второй волновод жестко установлен в цилиндрический канал пуансона, оболочкой образована внутренняя интегрирующая полость с выходом и входом, последний сопряжен со вторым волноводом и оптически соединен с дном цилиндрического канала, а выход интегрирующей полости обращен к первому волноводу и оптически соединен со средством регистрации излучения и измерения температуры, а второй волновод выполнен в виде полого волновода с тугоплавким и полированными стенками из лейкосапфира, выполненными с возможностью зеркального отражения электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне.Технический результат - повышение качества получаемых изделий за счет наиболее точного контроля/измерения реальной температуры и энергии излучения в зоне спекания. 1 н.п. ф-лы, 4 ил.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. A device for producing products from composite powders contains a matrix made from refractory within sintering regimes of composite powders of graphite material and installed inside it with the formation of a sintering zone and the possibility of opposing moving opposing graphite punches, one of which is provided with a cylindrical channel designed for interaction entering the device means of recording radiation and measuring temperature with the bottom of the channel, made in the form set in etnom punch recess and a refractory permeable to infrared, visible and ultraviolet ranges of the electromagnetic waves in the range of thermal paste sintering conditions with plane-parallel end faces. The claimed device is equipped with a shell and two optical waveguides, with the first waveguide, the shell and the second waveguide installed in series and rigidly connected at their contact points, the second waveguide is rigidly installed in the cylindrical punch channel, the shell integrates an internal integrating cavity with the second waveguide and is optically connected to the bottom of the cylindrical channel, and the output of the integrating cavity faces the first waveguide and is optically connected to the recording means teaching and measuring temperature, and the second waveguide is made as a hollow waveguide with a refractory and polished sapphire walls made with the possibility of mirror reflection of electromagnetic waves in the infrared range. The technical result is an increase in the quality of the products obtained due to the most accurate control / measurement of real temperature and energy radiation in the sintering zone. 1 bp f-ly, 4 ill.

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 invention 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. В результате данного процесса получаются материалы, обладающие свойствами компактных металлов, плотность которых приближается к теоретической, при этом механические свойства материала повышаются.The process of hot pressing is designed to obtain products from powders that are not amenable to molding or sintering by other means. As is known, hot pressing is carried out in closed molds, at high temperatures and pressures, which increase to a predetermined value. As a result of this process, materials are obtained that have the properties of compact metals, the density of which is close to theoretical, and 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 lies in the joint action on the powder material of pulsed direct current and mechanical pressure.

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 (Патент РФ №115719 U1, опубл. 10.05.2012 г).As a rule, for the implementation of the methods described above, devices are used to obtain products from composite powders containing similar basic elements, namely: a matrix made of refractory material within the sintering regimes and installed inside the matrix to form a sintering zone and the possibility of opposing movement of opposing punches (Patent Of the Russian Federation No. 115719 U1, published on 10.05.2012 d).

Недостатком данного устройства является низкое качество получаемых изделий, обусловленное невозможностью точно установить оптимальную температуру, градиент распределения температуры и энергию спекания из-за отсутствия контроля/измерения реальной температуры и энергии в зоне спекания и на поверхности (внутри матрицы между пуансонами).The disadvantage of this device is the low quality of the products, due to the inability to accurately determine the optimum temperature, temperature gradient and energy of sintering due to the lack of control / measurement of the actual temperature and energy in the sintering zone and on the surface (inside the matrix between the punches).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является выбранное в качестве прототипа устройство для получения изделий из композиционных порошков, содержащее выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания композиционных порошков графитового материала матрицу и установленные внутри нее с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные графитовые пуансоны, один из которых снабжен цилиндрическим каналом, предназначенным для взаимодействия входящего в устройство средства регистрации излучения и измерения температуры с дном канала, выполненным в виде установленной в ответном пазе пуансона тугоплавкой и проницаемой для инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов электромагнитных волн в тепловых пределах режимов спекания вставки с плоскопараллельными торцевыми поверхностями (Патент РФ №163891, опубл. 10.08.2016 г.).The closest in technical essence to the proposed solution is selected as a prototype device for producing products from composite powders, containing a matrix made from refractory within sintering modes of composite powders of graphite material and installed inside it to form a sintering zone and the possibility of opposing displacement of opposit graphite punches one of which is provided with a cylindrical channel intended for interaction entering the device means of recording radiation and measuring temperature with the channel bottom, made in the form of a refractory installed in the reciprocal groove of the punch and permeable to the infrared, visible and ultraviolet ranges of electromagnetic waves in the thermal limits of insert sintering modes with plane-parallel end surfaces (RF Patent No. 163891, publ. 10.08. 2016).

Недостатком известного устройства, в том числе технической проблемой является недостаточная точность при измерении реальной температуры и отсутствие контроля/измерения энергии излучения в зоне спекания, обусловленные невозможностью получать на входе средства измерения выходящий из зоны спекания концентрированный пучок электромагнитного излучения, который позволяет с минимальными потерями провести точный контроль/измерение температуры и энергии излучения.A disadvantage of the known device, including a technical problem is the lack of accuracy in measuring the real temperature and the lack of control / measurement of the radiation energy in the sintering zone, due to the inability to receive at the input of the measuring instrument a concentrated electromagnetic radiation coming out of the sintering zone, which allows for minimal losses control / measurement of temperature and radiation energy.

В основу заявленного решения был положен технический результат -повышение качества получаемых изделий за счет наиболее точного контроля/измерения реальной температуры и энергии излучения в зоне спекания.The stated solution was based on a technical result — an increase in the quality of the products obtained due to the most accurate control / measurement of the actual temperature and radiation energy in the sintering zone.

Технический результат достигается тем, что устройство для получения изделий из композиционных порошков, содержащее выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания композиционных порошков графитового материала матрицу и установленные внутри нее с образованием зоны спекания и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные графитовые пуансоны, один из которых снабжен цилиндрическим каналом, предназначенным для взаимодействия входящего в устройство средства регистрации излучения и измерения температуры с дном канала, выполненным в виде установленной в ответном пазе пуансона тугоплавкой и проницаемой для инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов электромагнитных волн в тепловых пределах режимов спекания вставки с плоскопараллельными торцевыми поверхностями, снабжено оболочкой и двумя оптическими волноводами, при этом первый волновод, оболочка и второй волновод установлены последовательно и жестко соединены в местах их контактов, второй волновод жестко установлен в цилиндрический канал пуансона, оболочкой образована внутренняя интегрирующая полость с выходом и входом, последний сопряжен со вторым волноводом и оптически соединен с дном цилиндрического канала, выход интегрирующей полости обращен к первому волноводу и оптически соединен со средством регистрации излучения и измерения температуры, а второй волновод выполнен в виде полого волновода с тугоплавкой и полированной стенкой из лейкосапфира, выполненной с возможностью зеркального отражения электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне.The technical result is achieved in that a device for obtaining products from composite powders, containing a matrix made from refractory within sintering modes of composite powders of graphite material and installed inside it with the formation of a sintering zone and the possibility of opposing moving oppositly arranged graphite punches, one of which is equipped with a cylindrical channel designed for the interaction of the radiation detection and measurement instrument entering the device with the bottom The analogue, made in the form of a refractory installed in the reciprocal groove of the punch and permeable to the infrared, visible and ultraviolet ranges of electromagnetic waves in the thermal limits of the sintering modes of the insert with plane-parallel end surfaces, is equipped with a shell and two optical waveguides, the first waveguide, the shell and the second waveguide are installed sequentially and rigidly connected at their contact points; the second waveguide is rigidly mounted in the cylindrical channel of the punch; the shell forms an internal An integrating cavity with an output and an input, the latter is connected to the second waveguide and optically connected to the bottom of the cylindrical channel, the output of the integrating cavity faces the first waveguide and optically connected to the radiation detection and temperature measurement means, and the second waveguide is designed as a hollow waveguide with a refractory and Leucosapphire polished wall, made with the possibility of mirror reflection of electromagnetic waves in the infrared range.

Полезная модель поясняется графическими изображениями.The utility model is illustrated with graphic images.

На фиг. 1 схематично изображена принципиальная схема устройства для получения изделий из композиционных порошков.FIG. 1 schematically shows a schematic diagram of an apparatus for producing articles from composite powders.

На фиг. 2 изображен верхний пуансон с волноводом, подсоединенный к оболочке с интегрирующей полостью.FIG. 2 shows the upper punch with a waveguide connected to the shell with an integrating cavity.

На фиг. 3 показан пуансон с каналом.FIG. 3 shows a punch with a channel.

На фиг. 4 изображена вставка.FIG. 4 shows an insert.

Устройство для получения изделий из композиционных порошков содержит выполненные из огнеупорного в пределах режимов спекания композиционных порошков графитового материала матрицу 1 и установленные внутри нее с образованием зоны спекания 2 и возможностью встречного перемещения оппозитно расположенные графитовые пуансоны 3 и 4, один из которых 3 снабжен цилиндрическим каналом 5, предназначенным для взаимодействия входящего в устройство средства регистрации излучения и измерения температуры 6 с дном 7 канала 5, выполненным в виде установленной в ответном пазе 8 (см. фиг. 3) пуансона 3 тугоплавкой и проницаемой для инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов электромагнитных волн в тепловых пределах режимов спекания вставки 9 (см. фиг. 4) с плоскопараллельными торцевыми поверхностями 10 и 11. Заявленное устройство снабжено оболочкой 12 и двумя оптическими волноводами 13 и 14, при этом первый волновод 13, оболочка 12 и второй волновод 14 установлены последовательно и жестко соединены в местах их контактов, второй волновод 14 жестко установлен в цилиндрический канал 5 пуансона 3, оболочкой 12 образована внутренняя интегрирующая полость 15 с выходом 16 и входом 17, последний 17 сопряжен со вторым волноводом 14 и оптически соединен с дном 7 цилиндрического канала 5, выход 16 интегрирующей полости 15 обращен к первому волноводу 13 и оптически соединен со средством регистрации излучения и измерения температуры 6, а второй волновод 14 выполнен в виде полого волновода с тугоплавкой и полированной стенкой из лейкосапфира, выполненной с возможностью зеркального отражения электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне.A device for producing products from composite powders contains a matrix 1 made of refractory within sintering regimes of composite powders of graphite material and installed inside it with the formation of a sintering zone 2 and the possibility of opposing opposing graphite punches 3 and 4, one of which 3 is equipped with a cylindrical channel 5 designed for the interaction of the radiation detection and measurement instrument 6 entering the device with the bottom 7 of channel 5, made in the form of In the reciprocal groove 8 (see Fig. 3) of the punch 3, the refractory and permeable to the infrared, visible and ultraviolet ranges of electromagnetic waves in the thermal limits of the sintering modes of the insert 9 (see Fig. 4) with plane-parallel end surfaces 10 and 11. The claimed device provided with a shell 12 and two optical waveguides 13 and 14, with the first waveguide 13, the shell 12 and the second waveguide 14 are installed in series and rigidly connected at their contact points, the second waveguide 14 is rigidly installed in the cylindrical channel 5 of the punch 3 The shell 12 forms an internal integrating cavity 15 with an output 16 and an input 17, the last 17 is connected with the second waveguide 14 and is optically connected to the bottom 7 of the cylindrical channel 5, the output 16 of the integrating cavity 15 faces the first waveguide 13 and is optically connected to the radiation detection means and temperature measurement 6, and the second waveguide 14 is made in the form of a hollow waveguide with a refractory and a polished sapphire wall, made with the possibility of mirror reflection of electromagnetic waves in the infrared range.

Для обеспечения измерения температуры и энергии равновесного излучения, исходящей от поверхности области спекания используется метод "интегрирующей полости" или "интегрирующей сферы", где комбинированный узел, состоящий из оболочки 12 и двух оптических волноводов 13 и 14 соединяется с каналом 5 пуансона 3.To ensure the measurement of temperature and energy of equilibrium radiation coming from the surface of the sintering area, the "integrating cavity" or "integrating sphere" method is used, where the combined node consisting of a shell 12 and two optical waveguides 13 and 14 is connected to channel 5 of the punch 3.

Оболочка 12 образует внутреннюю интегрирующую полость 15, со сферической или цилиндрической формой, из тугоплавкого металла. Интегрирующая полость 15 и волноводы 13 и 14 имеют полированную внутреннюю высокоотражающую поверхность в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн [Robin М. Pope and Edward S. Fry. "Absorption spectrum (380-700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements". Applied Optics Vol.36, Issue 33, pp. 8710-8723 (1997) https://doi.org/l0.1364/A0.36.008710 - для удобства Экспертизы прилагается к материалам заявки].The shell 12 forms an internal integrating cavity 15, with a spherical or cylindrical shape, of refractory metal. The integrating cavity 15 and the waveguides 13 and 14 have a polished inner highly reflective surface in the visible and infrared wavelengths [Robin M. Pope and Edward S. Fry. "Absorption spectrum (380-700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements". Applied Optics Vol.36, Issue 33, pp. 8710-8723 (1997) https://doi.org/l0.1364/A0.36.008710 - for the convenience of the Expertise is attached to the application materials].

В измеренное устройством-регистратором 6 значение температуры вводится поправка, учитывающая наличие перемычки между поверхностью 10 дна 7 канала 5, на которой температура и энергия излучения измерена, и зоной спекания 2. С учетом поправки (рассчитывается программными средствами системы управления), в зависимости от определенной температуры и энергии излучения в зоне спекания, осуществляется управление технологическими параметрами спекания (например, давление, плотность тока, частота и скважность импульсов тока и т.п.).The temperature value measured by the recorder 6 is corrected to take into account the presence of a jumper between the surface 10 of bottom 7 of channel 5, at which the temperature and radiation energy is measured, and the sintering zone 2. With allowance for the correction (calculated by the control system software), depending on the specific temperature and radiation energy in the sintering zone, sintering technological parameters are controlled (for example, pressure, current density, frequency and duty cycle of current pulses, etc.).

Основное отличие заявленного технического решения от прототипа заключается в дополнительном снабжении, и жестким сопряжением, канала 5 пуансона 3 волноводом 14, выполненным в виде полого волновода с тугоплавкой и полированной стенкой из лейкосапфира, и жестко соединенным с оболочкой 12, которая в свою очередь жестко сопрягается с волноводом 13. Оболочка 12 образует интегрирующую полость 15, выполненную из тугоплавкого металлического материала с внутренней полированной стенкой с эффектом зеркального отражения входящего излучения и энергии с минимальными потерями на поглощение. Интегрирующая полость 15 может быть выполнена в виде сферической или цилиндрической, с полусферическими торцами, полой формы, включающей вход 17 и выход 16. Интегрирующая полость 15 размещается так, что ее вход 17 обращен в зону спекания 2 и жестко сопряжен со вторым оптическим волноводом 14 в пуансоне 3, а выход 16 интегрирующей полости 15 обращен в оптический волновод 13, и жестко сопряжен с ним, для связи с регистратором излучения 6.The main difference between the claimed technical solution and the prototype consists in the additional supply, and rigid mating, of channel 5 of punch 3 with waveguide 14, made in the form of a hollow waveguide with a refractory and polished sapphire wall, and rigidly connected to the shell 12, which in turn rigidly mates with waveguide 13. Shell 12 forms an integrating cavity 15 made of a refractory metal material with an internal polished wall with the effect of mirror reflection of incoming radiation and energy minimal absorption losses. Integrating cavity 15 can be made in the form of a spherical or cylindrical, with hemispherical ends, a hollow form, including the input 17 and the output 16. The integrating cavity 15 is placed so that its input 17 faces the sintering zone 2 and is rigidly connected with the second optical waveguide 14 punch 3, and the output 16 of the integrating cavity 15 facing the optical waveguide 13, and rigidly connected with it, to communicate with the radiation recorder 6.

Выходящее излучение из зоны спекания 2 через дно канала 7 и волновод 14 в пуансоне 3 попадает в интегрирующий объем полости 15. За счет эффекта суммирования энергии всех возбужденных электромагнитных мод и равновесного излучения возбужденных электромагнитных мод интегрирующей полости 15, происходит перераспределение и усреднение энергии всех возбужденных электромагнитных мод на выходе 16 во всем пространственном и частотном интервале входящего излучения.The output radiation from the sintering zone 2 through the bottom of the channel 7 and the waveguide 14 in the punch 3 enters the integrating volume of the cavity 15. Due to the summation effect of the energy of all the excited electromagnetic modes and the equilibrium radiation of the excited electromagnetic modes of the integrating cavity 15, the redistributed and averaged energy of all the excited electromagnetic modes occurs modes at exit 16 in the entire spatial and frequency interval of the incoming radiation.

Функциональная зависимость максимума энергии излучения исходящей из интегрирующей полости 15 соответствует закону излучения М. Планка и, в свою очередь, зависит от температуры в зоне спекания 2, таким образом, величина максимума энергии излучения, регистрируемая с помощью регистратора 6 однозначно зависит от равновесной температуры внутри зоны спекания 2.The functional dependence of the maximum radiation energy emanating from the integrating cavity 15 corresponds to the law of M. Planck’s radiation and, in turn, depends on the temperature in the sintering zone 2, thus the maximum radiation energy recorded by the recorder 6 uniquely depends on the equilibrium temperature inside the zone sintering 2.

Отдельные зависимости энергии излучения и интенсивности от величины регистрируемой температуры, а также суммарной энергии и интенсивности равновесного состояния возбужденных мод интегрирующей полости на выходе 16, являются линеаризованной функцией температуры зоны спекания 2, удовлетворяющей законам Вина и Стефана-Больцмана.Separate dependences of the radiation energy and intensity on the detected temperature, as well as the total energy and intensity of the equilibrium state of the integrated modes of the integrating cavity at exit 16, are a linearized function of the sintering zone temperature 2, which satisfies the Wien and Stefan-Boltzmann laws.

Таким образом, линеаризованные функции интенсивности и энергии излучения в усредненном пространственном и частотном интервале также зависят от температуры и является показателем равновесной температуры в зоне спекания 2.Thus, the linearized functions of intensity and radiation energy in the average spatial and frequency range also depend on temperature and are an indicator of the equilibrium temperature in the sintering zone 2.

Требуемая температура в зоне спекания 2 достигается за счет джоулева нагрева, возникающего при прохождении импульсов тока от генератора 18 через пуансон 3, матрицу 1 и пуансон 4. Работа генератора 18 контролируется с помощью системы управления 19, которая получает сигнал от регистратора излучения 6 для сравнения и контроля реальной температуры с необходимой при процессе спекания. После обработки сигнала система управления 19 вводит поправки в работу генератора 18 для поддержания равновесной температуры в пределах заданного диапазона температур.The required temperature in the sintering zone 2 is achieved by Joule heating arising from the passage of current pulses from the generator 18 through the punch 3, the matrix 1 and the punch 4. The operation of the generator 18 is controlled by the control system 19, which receives a signal from the radiation recorder 6 for comparison and real temperature control with the necessary during the sintering process. After processing the signal, the control system 19 introduces corrections to the operation of the generator 18 to maintain the equilibrium temperature within a predetermined temperature range.

Поскольку в зоне спекания рабочее давление весьма высоко, сопряжение пуансона 3 с волноводом 14 оптимально осуществлять по цилиндрической поверхности так как, 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 in the sintering zone is very high, the coupling of the punch 3 with the waveguide 14 is optimally performed along the cylindrical surface since, in this case, there are practically no voltage concentrators in the zone of their contact, which makes the coupling most reliable from the point of view of the possibility of destruction of the mating elements.

С точки зрения близости физико-механических свойств, что важно для одинакового поведения элементов в процессе взаимной работы, с учетом оптических требований к волноводам 13 и 14, оптимально выполнять матрицу 1 и пуансоны 3, 4 из графита, волновод 13 и оболочку 12 - из тугоплавкого металла (Ti, W), а волновод 14 - из лейкосапфира.From the point of view of the proximity of physical and mechanical properties, which is important for the same behavior of elements in the process of mutual work, taking into account the optical requirements for waveguides 13 and 14, it is optimal to perform the matrix 1 and punches 3, 4 of graphite, waveguide 13 and the shell 12 - from refractory metal (Ti, W), and the waveguide 14 - from leucosapphire.

Устройство для получения изделий из композиционных порошков работает следующим образом.A device for producing products from composite powders works as follows.

В матрицу 1 устанавливается с натягом пуансон 4. В полость между матрицей 1 и пуансоном 4 засыпается порошковый материал, который заполняет зону спекания 2. Пуансон 3, с волноводом 14 и дно 7 канала 5, устанавливается с натягом в матрицу 1 так, что плоская входная поверхность 11 дно 7 канала 5 сопрягалась с зоной спекания 2, а вход 17 интегрирующей полости 15 сопрягается с волноводом 14.In the matrix 1, a punch 4 is fitted with a preload. A powder material is filled in the cavity between the matrix 1 and the punch 4, which fills the sintering zone 2. The punch 3, with the waveguide 14 and the bottom 7 of the channel 5, is installed with a preload in the matrix 1 so that the flat input The surface 11, the bottom 7 of the channel 5 is mated with the sintering zone 2, and the input 17 of the integrating cavity 15 is mated with the waveguide 14.

Далее осуществляется подпрессовка порошкового материала пуансонами 3 и 4. После чего, собранная конструкция зажимается, например, в установке искрового плазменного спекания (на чертеже не показана), таким образом, чтобы пуансоны 3 и 4 опирались на токоподводы пресса (на чертеже не показаны). Через токоподводы пресса (на чертеже не показаны), подводят импульсы тока от генератора 18 и одновременно увеличивается давление в зоне спекания 2 за счет встречного движения пуансонов 3 и 4. При подаче напряжения электрический ток проходит через верхний токоподвод пресса (на чертеже не показан), пуансона 3, матрицу 1, пуансона 4 и нижний токоподвод пресса (на чертеже не показан). Проходя через эти графитовые элементы, электрический ток нагревает их, обеспечивая таким образом нагрев зоны спекания 2 до температуры спекания.Next, the powder material is prepressed by punches 3 and 4. After that, the assembled structure is clamped, for example, in a spark plasma sintering installation (not shown), so that punches 3 and 4 rely on press current leads (not shown). Through the current leads of the press (not shown in the drawing), current pulses are supplied from the generator 18 and at the same time the pressure in the sintering zone 2 increases due to the oncoming movement of the punches 3 and 4. When voltage is applied, the electric current passes through the upper power supply of the press (not shown) the punch 3, the matrix 1, the punch 4 and the lower current lead of the press (not shown in the drawing). Passing through these graphite elements, the electric current heats them, thus providing heating of the sintering zone 2 to the sintering temperature.

При нагреве, зона спекания 2 излучает электромагнитные волны в широком спектре длин волн от ИК до УФ, которые проходят через дно 7 канала 5 и попадают через волновод 14 и вход 17 в интегрирующую полость 15. Далее электромагнитные излучения выходят из интегрирующей полости 15 через выход 16 и попадают через волновод 13 в средство измерения температуры 6. Регистратор излучения 6 фиксирует зависимости амплитуды интенсивности и энергии излучения из интегрирующей полости от температуры и они являются характеристиками температуры зоны спекания 2, которые определяются из линеаризованных кривых закона М. Планка, Вина и Стефана-Больцмана. Регистратор излучения 6 передает сигнал в систему управления 19 для сравнения и контроля реальной температуры с требуемой при процессе спекания. После обработки сигнала система управления 19 контролирует работу генератора 18 и вводит поправки для поддержания равновесной температуры в пределах заданного (эталонного) диапазона температур, гарантирующего качественное спекание изделия.When heated, the sintering zone 2 emits electromagnetic waves in a wide range of wavelengths from IR to UV, which pass through the bottom 7 of channel 5 and enter through the waveguide 14 and the input 17 into the integrating cavity 15. Next, the electromagnetic radiation leaves the integrating cavity 15 through the output 16 and enter through the waveguide 13 into the temperature measuring means 6. The radiation recorder 6 records the dependences of the amplitude of the intensity and the radiation energy from the integrating cavity on the temperature and they are characteristics of the temperature of the sintering zone 2 s are determined from the linearized curves law Planck, Wien and Stefan-Boltzmann. The radiation recorder 6 transmits a signal to the control system 19 for comparison and control of the actual temperature with that required during the sintering process. After processing the signal, the control system 19 controls the operation of the generator 18 and introduces corrections to maintain the equilibrium temperature within a predetermined (reference) temperature range, which guarantees high-quality sintering of the product.

Точно так же устройство работает, будучи включенным в состав установки горячего прессования. Достоинство представленного устройства состоит в том, что жесткое соединение в местах контактов первого волновода 13, оболочки 12, второго волновода 14 и пуансона 3 с цилиндрическим каналом 5 позволяет исключить неточности/потери при измерении температуры и энергии излучения в зоне спекания.In the same way, the device works by being included in the hot-pressing unit. The advantage of the presented device is that a rigid connection at the points of contact of the first waveguide 13, shell 12, second waveguide 14 and punch 3 with a cylindrical channel 5 eliminates inaccuracies / losses when measuring temperature and radiation energy in the sintering zone.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - повышение качества получаемых изделий за счет наиболее точного контроля/измерения реальной температуры и энергии излучения в зоне спекания.Thus, the claimed set of essential features, reflected in the formula of the utility model, provides the claimed technical result - improving the quality of the products obtained due to the most accurate control / measurement of the actual temperature and radiation energy in the sintering zone.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.Analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the signs indicated in the formula are essential and interrelated with the formation of a stable set of necessary features unknown on the priority date from the prior art and sufficient to obtain the required synergistic (supra-total) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that the following set of conditions is fulfilled 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, in its implementation, 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 declared object, as it is described in the formula, the possibility of its implementation is confirmed using the means and methods described in the application or known from the prior art on the priority date;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- an object embodying the claimed technical solution, in its implementation is able to ensure the achievement of a technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the declared object meets the criteria of patentability "novelty" and "industrial applicability" under the current legislation.

Claims

A device for producing products from composite powders, containing a matrix made of refractory within sintering modes of composite powders of graphite material and installed inside it with the formation of a sintering zone and the possibility of opposing oppositite graphite punches, one of which is equipped with a cylindrical channel designed for interaction a device for recording radiation and measuring temperature with the channel bottom, made in the form of The color groove of the punch is refractory and permeable to the infrared, visible and ultraviolet ranges of electromagnetic waves in the thermal limits of the sintering modes of the insert with plane-parallel end surfaces, characterized in that it is provided with a cladding and two optical waveguides, the first waveguide, the cladding and the second waveguide are installed in series and rigidly connected in the places of their contacts, the second waveguide is rigidly installed in the cylindrical channel of the punch, the shell integrates an internal integrating the cavity with output and input, the latter is connected with the second waveguide and optically connected to the bottom of the cylindrical channel, the output of the integrating cavity is facing the first waveguide and optically connected to the radiation detection and temperature measurement means, and the second waveguide is hollow with refractory and polished sapphire walls, made with the possibility of mirror reflection of electromagnetic waves in the infrared range.