RU2007272C1

RU2007272C1 - Method for compacting powder material

Info

Publication number: RU2007272C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Клубович; Г.С. Бобровская; В.В. Рубаник; В.К. Высоцкий
Original assignee: Витебское отделение института физики твердого тела и полупроводников АН Беларуси
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: powder compacting. SUBSTANCE: powder is charged into a mould, after the static pressure of compacting is reached the powder is subjected to ultrasonic oscillations within 1-5 minutes. EFFECT: improved quality. 1 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам прессования с наложением ультразвуковых колебаний. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods of pressing with the application of ultrasonic vibrations.

Известен способ прессования изделий из порошка в металлической пресс-форме, предусматривающий загрузку порошка в матрицу и уплотнение путем наложения статического давления. Недостатком этого способа является большая неравномерность распределения плотности по объему, что приводит к быстрому разрушению прессованного или спеченного изделия. Применение высокого давления прессования для порошков твердых и хрупких материалов способствует возникновению больших упругих напряжений в местах контактов между частицами и вызывает хрупкое разрушение этих участков при снятии давления, последнее приводит к тому, что формование изделий из порошков больших размеров и сложной формы становится практически невозможным из-за их плохого качества. A known method of pressing powder products in a metal mold, comprising loading the powder into a matrix and densification by applying static pressure. The disadvantage of this method is the large unevenness of the density distribution over the volume, which leads to the rapid destruction of the pressed or sintered product. The use of high pressing pressure for powders of solid and brittle materials contributes to the emergence of large elastic stresses at the places of contact between the particles and causes brittle fracture of these areas upon depressurization, the latter leads to the fact that the molding of products from powders of large sizes and complex shapes becomes practically impossible due to for their poor quality.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является известный способ, включающий вибрационное уплотнение порошка в пресс-форме при наложении осевых колебаний с частотой 20-30 кГц при одновременном воздействии на пресс-форму синхронных по фазе дополнительных колебаний той же частоты с результирующей обоих колебаний, направленной под углом 10-20^о к оси пресс-формы. Недостатком способа является малый срок службы пресс-формы. Это обусловлено тем, что в процессе прессования под действием ультразвуковых колебаний частицы порошка интенсивно проникают в зазор между пуансоном и матрицей пресс-формы и, действуя как абразив, вызывают быстрое их разрушение. Кроме того, в процессе прессования меняется усилие прессования, а значит и акустическая нагрузка. В результате акустическая система выходит из резонанса и эффективность от использования ультразвуковых колебаний невысокая.Closest to the proposed method, the technical essence is the known method, including vibrational compaction of the powder in the mold when axial vibrations are applied at a frequency of 20-30 kHz while simultaneously affecting the mold with phase-synchronous additional vibrations of the same frequency with the resultant of both vibrations, directed at an angle of 10-20 ^about to the axis of the mold. The disadvantage of this method is the short life of the mold. This is due to the fact that during the pressing process under the influence of ultrasonic vibrations, the powder particles intensively penetrate into the gap between the punch and the die of the mold and, acting as an abrasive, cause their rapid destruction. In addition, during the pressing process, the pressing force changes, and hence the acoustic load. As a result, the speaker system comes out of resonance and the efficiency of using ultrasonic vibrations is low.

Целью изобретения является повышение срока службы пресс-формы за счет устранения абразивного действия порошка. The aim of the invention is to increase the service life of the mold by eliminating the abrasive action of the powder.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе, включающем загрузку порошка в пресс-форму приложения к нему статического давления прессования, наложение ультразвуковых колебаний осуществляют после достижения давления прессования в течение 1-5 с. This goal is achieved due to the fact that in the method comprising loading the powder into the mold by applying static pressing pressure thereto, the application of ultrasonic vibrations is carried out after reaching the pressing pressure for 1-5 s.

На чертеже изображена схема установки, реализующая предлагаемый способ. Порошок 1 загружают в пресс-форму 2, имеющую подвижный нижний пуансон 3, который является и волноводом ультразвуковых колебаний. На загруженный в матрицу порошок 1 устанавливают подвижный пуансон 4. Прикладывают давление прессования. Затем через нижний пуансон 3 накладывают на прессуемый порошок ультразвуковые колебания в течение 1-5 с. The drawing shows a diagram of an installation that implements the proposed method. The powder 1 is loaded into a mold 2 having a movable lower punch 3, which is also a waveguide of ultrasonic vibrations. A movable punch 4 is mounted on the powder 1 loaded into the matrix. A pressing pressure is applied. Then, through the lower punch 3, ultrasonic vibrations are applied to the pressed powder for 1-5 s.

Способ осуществляется следующим образом. Загружают порошок в пресс-форму, после достижения необходимого давления прессования накладывают ультразвуковые колебания на порошок в течение 1-5 с. The method is as follows. The powder is loaded into the mold, after reaching the required pressing pressure, ultrasonic vibrations are applied to the powder for 1-5 s.

Наложение ультразвуковых колебаний на прессуемый порошок в течение времени, меньшего 1 с неэффективно, так как с энергии ультразвуковых колебаний в этом случае недостаточно для пеpеpаспределения частиц порошка по объему и снятия возникшего в процессе прессования неравномерного распределения напряжения. Как показали исследования, ультразвуковое воздействие в течение 1-5 с приводит к полному выравниванию напряжений по всему объему прессовки. Увеличение времени воздействия ультразвука более 5 с не приводит к улучшению качества прессовки и сокращает срок службы пресс-формы. The application of ultrasonic vibrations to the pressed powder for a time shorter than 1 s is inefficient, since the ultrasonic vibrations from the energy in this case are not enough to redistribute the powder particles in volume and remove the uneven voltage distribution that occurred during pressing. Studies have shown that ultrasonic exposure for 1-5 s leads to a complete equalization of stresses throughout the volume of the pressing. An increase in the exposure time of ultrasound for more than 5 s does not lead to an improvement in the quality of the pressing and reduces the life of the mold.

П р и м е р. Порошок засыпали в прямоугольную пресс-форму с площадью поперечного сечения 0,49 см². На загруженный порошок установили верхний пуансон и провели нагружение до давления прессования равного 3000 Н/м², затем накладывали ультразвуковые колебания частотой 30 кГц и амплитудой 5-10 мкм на порошок через нижний пуансон. Источником ультразвуковых колебаний служил пьезокерамический излучатель. Время ультразвукового воздействия на порошок составляло 4 с. Зависимость плотности прессовки и количества циклов прессования от времени от времени ультразвукового воздействия приведена в таблице.PRI me R. The powder was poured into a rectangular mold with a cross-sectional area of 0.49 cm ² . An upper punch was installed on the loaded powder and loaded to a pressing pressure of 3000 N / m ² , then ultrasonic vibrations with a frequency of 30 kHz and an amplitude of 5-10 μm were applied to the powder through the lower punch. The source of ultrasonic vibrations was a piezoceramic emitter. The time of ultrasonic exposure to the powder was 4 s. The dependence of the density of the pressing and the number of pressing cycles from time to time of ultrasonic exposure is shown in the table.

По предлагаемому способу в пресс-форме было произведено 520 циклов прессования, в то время, как по способу-прототипу (при одновременном приложении усилия прессования и наложении ультразвуковых колебаний) - 400 циклов. Плотность прессовок, полученных по предлагаемому способу ρ= 3,18 ˙10³ кг/м³ (давление прессования 3000 н/м²) сравнима с плотностью прессовок, полученных одновременным наложением ультразвуковых колебаний и давления прессования ( ρ = 3,16˙ 10³ кг/м³). Таким образом, предлагаемый способ не ухудшая качество изделий позволяет получить экономический эффект за счет увеличения срока службы пресс-формы.According to the proposed method, 520 pressing cycles were performed in the mold, while according to the prototype method (while applying the pressing force and applying ultrasonic vibrations), 400 cycles were performed. The density of the compacts obtained by the proposed method ρ = 3.18 ˙10 ³ kg / m ³ (pressing pressure 3000 n / m ² ) is comparable with the density of the compacts obtained by the simultaneous application of ultrasonic vibrations and the pressing pressure (ρ = 3.16˙ 10 ³ kg / m ³ ). Thus, the proposed method without compromising the quality of the products allows to obtain an economic effect by increasing the service life of the mold.

(56) Авторское свидетельство СССР N 954184, кл. В 22 F 3/02, 1981. (56) Copyright certificate of the USSR N 954184, cl. B 22 F 3/02, 1981.

Claims

METHOD FOR PRESSING POWDER MATERIAL with application of axial ultrasonic vibrations, including loading powder into the mold and applying static pressing pressure to it, characterized in that, in order to increase the life of the mold, the application of ultrasonic vibrations is carried out after reaching the pressing pressure for 1 - 5 sec.