RU2037380C1 - Hot pressing method and apparatus - Google Patents

Hot pressing method and apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2037380C1
RU2037380C1 SU4924125A RU2037380C1 RU 2037380 C1 RU2037380 C1 RU 2037380C1 SU 4924125 A SU4924125 A SU 4924125A RU 2037380 C1 RU2037380 C1 RU 2037380C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
products
loading
plasma
main chamber
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Полетаев
И.В. Анисимов
В.К. Литвинов
Р.А. Исянов
С.Д. Лебедев
Original Assignee
Полетаев Александр Валерьянович
Анисимов Игорь Владимирович
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 Полетаев Александр Валерьянович, Анисимов Игорь Владимирович filed Critical Полетаев Александр Валерьянович
Priority to SU4924125 priority Critical patent/RU2037380C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2037380C1 publication Critical patent/RU2037380C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

FIELD: plastic working of material. SUBSTANCE: method involves direct heating of billet in die in fluidized bed of refractory powder by positioning gas-distributing grate and flame burner in lower part of die. Main evacuator embedded into press has auxiliary module-chambers mounted in fixed position on in-out table and flexible energy-carrier supply devices. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of pressed product. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к технологии изготовления изделий из порошковых и композиционных материалов. The invention relates to the field of engineering, and more specifically to the technology of manufacturing products from powder and composite materials.

Известен способ горячего изостатического прессования [1] при котором порошок заключают в герметичную капсулу, нагревают и прессуют посредством передачи давления на внешнюю стенку капсулы изостатической средой, например газом. A known method of hot isostatic pressing [1] in which the powder is enclosed in an airtight capsule, heated and pressed by transmitting pressure to the outer wall of the capsule with an isostatic medium, for example gas.

Указанный способ имеет ряд недостатков:
значительные затраты на изготовление герметичных капсул;
значительная продолжительность циклов нагрева, прессования и охлаждения капсул;
высокая сложность и уникальность применяемого оборудования;
специальные требования к размещению оборудования и значительные удельные площади.
The specified method has several disadvantages:
significant costs for the manufacture of sealed capsules;
significant duration of cycles of heating, pressing and cooling of the capsules;
high complexity and uniqueness of the equipment used;
special requirements for the placement of equipment and significant specific areas.

Известна конструкция устройства горячего прессования в вакууме [2] включающая пресс-форму, нагреватель и вакуумную камеру, встроенную в пресс. A known design of a hot pressing device in a vacuum [2] including a mold, a heater and a vacuum chamber integrated in the press.

Недостатками известной конструкции являются:
низкая производительность оборудования;
ограничение габаритных размеров обрабатываемых изделий;
недостаточная точность поддержания изотермических условий прессования.
The disadvantages of the known design are:
low productivity of equipment;
restriction of overall dimensions of the processed products;
insufficient accuracy of maintaining isothermal pressing conditions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ горячего изостатического прессования [2] при котором порошковую заготовку загружают в графитовую пресс-форму и засыпают чешуйчатым графитовым порошком. The closest in technical essence to the proposed method is a method of hot isostatic pressing [2] in which a powder billet is loaded into a graphite mold and filled with flake graphite powder.

Пресс-форму помещают в печь, встроенную в пресс, нагревают и далее заготовку через пуансон и сыпучую среду прессуют в условиях изостатического давления. The mold is placed in a furnace built into the press, it is heated and then the workpiece is pressed through a punch and the granular medium is pressed under isostatic pressure conditions.

Недостатками известного способа являются:
низкая производительность процесса;
высокий уровень применения ручного труда;
сравнительно высокий удельный расход электроэнергии.
The disadvantages of this method are:
low productivity of the process;
high level of manual labor;
relatively high specific energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности является устройство штампового блока [3] включающее встроенную в пресс основную камеру и две вспомогательные вакуумные камеры, соединенные с основной камерой герметичными затворами и предназначенные одна для загрузки, предварительного нагрева заготовки, другая для охлаждения отпрессованной детали в инертном газе. The closest in technical essence is the device of the stamping block [3] including the main chamber built into the press and two auxiliary vacuum chambers connected to the main chamber by hermetic closures and designed one for loading, preheating the workpiece, the other for cooling the pressed part in inert gas.

Последовательное проведение операций предварительного нагрева заготовки и охлаждения отпрессованной детали в разных камерах снижает производительность оборудования из-за значительной продолжительности времени предварительного нагрева заготовки. Successive pre-heating of the workpiece and cooling the pressed part in different chambers reduces the productivity of the equipment due to the significant length of time for pre-heating the workpiece.

Целью изобретения является повышение производительности процесса. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе и устройстве нагрев и охлаждение изделия ведут непосредственно в пресс-форме в псевдокипящем объеме инертного тугоплавкого порошка с использованием плазменного нагрева и в качестве плазмообразующей среды инертного газа. The aim of the invention is to increase the productivity of the process. This goal is achieved by the fact that in the known method and device, the heating and cooling of the product is carried out directly in the mold in a pseudo-boiling volume of inert refractory powder using plasma heating and as a plasma-forming medium of inert gas.

С целью реализации процесса в нижней части пресс-формы вмонтированы плазменная горелка и газораспределительная решетка, а саму пресс-форму устанавливают на выдвижной стол и подсоединяют гибкие подводы энергоносителей. Выдвижной стол с пресс-формой и гибкими подводами энергоносителей устанавливают в вакуумную модуль-камеру, которая соединена через технологический вакуумный затвор с основной камерой, вмонтированной в пресс. In order to implement the process, a plasma torch and a gas distribution grill are mounted in the lower part of the mold, and the mold itself is mounted on a sliding table and flexible energy supply leads are connected. A sliding table with a mold and flexible energy supply is installed in a vacuum module chamber, which is connected through a technological vacuum shutter to the main chamber mounted in the press.

С целью обеспечения сложных условий эксплуатации пресс-формы (высокая температура, давление, смена режимов нагрева и охлаждения) стенки пресс-формы выполнены водоохлаждаемыми, футеровка и элементы конструкции выполнены из графита и керамики. In order to ensure difficult operating conditions of the mold (high temperature, pressure, change of heating and cooling modes), the walls of the mold are made water-cooled, the lining and structural elements are made of graphite and ceramic.

Использование плазменного нагрева и псевдокипящей среды обеспечивает возможность полной автоматизации процесса загрузки и выгрузки оснастки с изделиями из пресс-формы, а также изотермические и безокислительные условия прессования порошковых материалов. The use of plasma heating and a pseudo-boiling medium provides the ability to fully automate the process of loading and unloading equipment with products from the mold, as well as isothermal and non-oxidizing conditions for pressing powder materials.

Использование модульной конструкции вспомогательной камеры с размещением в ней стационарно установленной на выдвижной стол пресс-формы, которая соединена гибкими подводами с устройством подачи энергоносителей, позволяет оснащать пресс несколькими вспомогательными камерами-модулями, что обеспечивает сокращение длительности процесса прессования. Using the modular design of the auxiliary chamber with the placement of a mold permanently mounted on the drawer table, which is connected by flexible leads to the energy supply device, allows the press to be equipped with several auxiliary chamber-modules, which reduces the duration of the pressing process.

На фиг. 1 представлена схема технологического процесса; на фиг. 2 устройство горячего изостатического, изотермического прессования изделий из порошковых материалов. In FIG. 1 presents a process flow diagram; in FIG. 2 device for hot isostatic, isothermal pressing of products from powder materials.

Устройство (фиг. 2) включает пресс 1 изотермического прессования, подвижную траверсу 2, пуансон 3, основную вакуумную камеру 4, вспомогательную камеру-модуль 5, технологические вакуумные затворы 6, 7, выдвижной стол 8, устройство 9 гибких подводов энергоносителей в пресс-форму, пресс-форму 10, оснастку 11 с изделиями. The device (Fig. 2) includes an isothermal pressing press 1, a movable crosshead 2, a punch 3, a main vacuum chamber 4, an auxiliary chamber module 5, technological vacuum shutters 6, 7, a sliding table 8, a device 9 for flexible energy supply to the mold , mold 10, snap 11 with products.

Пресс-форма 10 включает водоохлаждаемый корпус 12, плазменную горелку 13, газораспределительную решетку 14, футеровку 15. The mold 10 includes a water-cooled housing 12, a plasma torch 13, a gas distribution grid 14, a lining 15.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Открывают технологический вакуумный затвор 6 одной из модуль-камеры 5 и выдвигают на загрузочную позицию стол 8 с установленной на нем пресс-формой 10. В пресс-форму 10 засыпают тугоплавкий инертный порошок и через устройство 9 гибких подводов энергоносителей, газораспределительную решетку 14 в нижнюю часть пресс-формы подают инертный газ в количестве, необходимом для создания псевдокипящей среды. Далее загружают в пресс-форму 10 оснастку 11 с изделиями и выдвижной стол 8 перемещают в вспомогательную модуль-камеру 5. Закрывают технологический затвор 6, включают плазменную горелку 13 и изделия нагревают до заданной температуры прессования. Затем одновременно уменьшают расход инертного газа и вакуумируют камеры 4, 5 дo заданного разряжения, открывают технологический вакуумный затвор 7 и стол с пресс-формой 10 перемещают в основную камеру 4. При достижении заданных параметров (температуры, времени выдержки, разряжения) включают рабочий ход подвижной траверсы 2 пресса 1 и через сыпучую среду пуансоном 3 прессуют (уплотняют) изделия с заданной скоростью деформации. По окончании процесса прессования включают обратный ход траверсы 2, отключают плазменный нагрев и пресс-форму 10 перемещают обратно в вспомогательную модуль-камеру 5, закрывают затвор 7 и в газораспределительную решетку 14 подают охлаждающую газовую среду. Одновременно в основную камеру 4 перемещают из другой модуль-камеры 5 вторую пресс-форму с изделиями. При достижении в первой модуль-камере 5 обрабатываемыми изделиями температуры окружающей среды, открывают затвор 6 и выдвигают стол 8 на позицию разгрузки. Оснастку 11 с изделиями выгружают, загружают следующую оснастку с изделиями и далее цикл повторяется. Open the technological vacuum shutter 6 of one of the module-chambers 5 and extend the table 8 to the loading position with the mold 10 installed on it. Refractory inert powder is poured into the mold 10 and through the flexible energy supply device 9, a gas distribution grid 14 to the lower part the molds supply an inert gas in an amount necessary to create a pseudo-boiling medium. Next, the tooling 11 with the products is loaded into the mold 10 and the drawer 8 is moved to the auxiliary module-chamber 5. The process shutter 6 is closed, the plasma torch 13 is turned on and the products are heated to a predetermined pressing temperature. Then at the same time, the inert gas consumption is reduced and the chambers 4, 5 are evacuated to a predetermined vacuum, the technological vacuum shutter 7 is opened, and the table with the mold 10 is moved to the main chamber 4. Upon reaching the specified parameters (temperature, holding time, vacuum), the movable travel is activated the traverses 2 of the press 1 and through the granular medium by the punch 3 compress (compact) the product with a given strain rate. At the end of the pressing process, the traverse 2 is turned back on, the plasma heating is turned off, and the mold 10 is moved back to the auxiliary module chamber 5, the shutter 7 is closed, and a cooling gas medium is supplied to the gas distribution grid 14. At the same time, a second mold with products is moved from the other camera module 5 to the main chamber 4. Upon reaching the ambient temperature in the first module chamber 5 by the processed products, the shutter 6 is opened and the table 8 is advanced to the unloading position. Tooling 11 with products is unloaded, the next tooling with products is loaded, and then the cycle repeats.

П р и м е р. Проводилась техническая обработка образцов диаметром 15 мм и длиной 60 мм из предварительно спеченного порошкового материала марки Ж-6,3 на экспериментальной установке, включающей гидравлический пресс, нижнюю и верхнюю опорные плиты, пресс-форму с встроенной плазменной горелкой, газораспределительной решеткой, систему подачи и отвода энергоносителей, пуансон, герметичное подвижное уплотнение, оснастку. PRI me R. Technical processing of samples with a diameter of 15 mm and a length of 60 mm was carried out from pre-sintered powder material of grade Zh-6.3 in an experimental setup including a hydraulic press, lower and upper support plates, a mold with an integrated plasma torch, a gas distribution grid, a feed system and energy outlet, punch, tight movable seal, equipment.

Установка работает следующим образом. Рабочий объем пресс-формы заполняют тугоплавким порошком, подключают энергоносители (электроэнергию, воду, инертный газ), вакуумный насос и патрубок отвода газовой среды, подают в газораспределительную решетку газ и создают псевдокипящий объем порошка, загружают оснастку с образцами в рабочую полость матрицы пресс-формы, отключают подачу газа. Далее монтируют пуансон, подвижное уплотнение. Пресс-форму устанавливают на нижнюю опорную плиту гидравлического пресса. Installation works as follows. The working volume of the mold is filled with refractory powder, the energy carriers (electric power, water, inert gas) are connected, the vacuum pump and the outlet of the gas medium are fed into the gas distribution grid and a pseudo-boiling volume of powder is created, the equipment with the samples is loaded into the working cavity of the mold matrix turn off the gas supply. Next, mount the punch, the movable seal. The mold is mounted on the lower base plate of the hydraulic press.

В таблице приведены механические свойства образцов, обработанных в экспериментальной установке в сравнении с мехсвойствами порошковых образцов, изготовленных по традиционной технологии (холодное прессование + спекание). The table shows the mechanical properties of the samples processed in the experimental setup in comparison with the mechanical properties of powder samples made by traditional technology (cold pressing + sintering).

Использование предлагаемого способа изостатического и изотермического прессования и устройства для его осуществления обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:
возможность получения повышенных прочностных свойств порошковых заготовок за счет изостатического и изотермического прессования;
повышение производительности процесса за счет сокращения времени обработки и возможности полной автоматизации и механизации процесса.
Using the proposed method of isostatic and isothermal pressing and a device for its implementation provides, in comparison with known methods, the following advantages:
the possibility of obtaining increased strength properties of powder billets due to isostatic and isothermal pressing;
increasing process productivity by reducing processing time and the possibility of complete automation and mechanization of the process.

Claims (3)

1. Способ горячего прессования, включающий размещение оснастки с изделиями в пресс-форме, подачу в нее передающей давление среды в виде тугоплавкого инертного порошка, нагрев до температуры прессования, квазиизостатическое нагружение, последующее охлаждение и выгрузку оснастки с изделиями из пресс формы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, передающую давление среду подают в пресс-форму до размещения в ней оснастки с изделиями и осуществляют формирование псевдокипящего объема инертного порошка путем подачи в него инертного газа, после этого при подаче газа размещают оснастку с изделиями, нагрев ведут с помощью плазмы и плазменного нагрева газа, а нагружение осуществляют в изотермических условиях. 1. The method of hot pressing, including placing the tool with the products in the mold, feeding it the pressure medium in the form of a refractory inert powder, heating to the pressing temperature, quasi-isostatic loading, subsequent cooling and unloading of the tool with products from the mold, characterized in that, in order to increase productivity, the pressure-transmitting medium is fed into the mold before placing equipment with it in it and a pseudo-boiling volume of inert powder is formed by feeding of inert gas, then when gas is arranged to snap-products, are heated using a plasma and plasma gas heating and loading is carried out under isothermal conditions. 2. Устройство для горячего прессования, содержащее основную камеру, встроенную в пресс, и вспомогательные камеры для загрузки-выгрузки с выдвижным столом, соединенные с основной камерой через герметичные затворы, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено узлом подачи инертного газа, основная камера выполнена со стационарно установленной на выдвижном столе пресс-формой с газораспределительной решеткой и вмонтированной под решеткой в нижней части пресс-формы плазменной горелкой, причем рабочая полость пресс-формы сообщена через решетку, плазменную горелку и гибкий подвод с узлом подачи инертного газа, а пресс-форма и горелка выполнены водоохлаждаемыми. 2. A device for hot pressing, containing the main chamber, built into the press, and auxiliary chambers for loading and unloading with a sliding table, connected to the main chamber through airtight shutters, characterized in that, in order to increase productivity, it is equipped with an inert gas supply unit , the main chamber is made with a mold with a gas distribution grill and a plasma torch mounted under the grill in the lower part of the mold, which is stationary mounted on a drawer, and the working cavity is pre the ss-forms are communicated through a grate, a plasma torch and a flexible supply with an inert gas supply unit, and the mold and the burner are made water-cooled. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими пресс-формами и модуль-камерами для их размещения и попеременной работы. 3. The device according to p. 2, characterized in that it is equipped with several molds and module chambers for their placement and alternate work.
SU4924125 1990-11-06 1990-11-06 Hot pressing method and apparatus RU2037380C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4924125 RU2037380C1 (en) 1990-11-06 1990-11-06 Hot pressing method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4924125 RU2037380C1 (en) 1990-11-06 1990-11-06 Hot pressing method and apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2037380C1 true RU2037380C1 (en) 1995-06-19

Family

ID=21567864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4924125 RU2037380C1 (en) 1990-11-06 1990-11-06 Hot pressing method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2037380C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619377C2 (en) * 2012-10-15 2017-05-15 Куинтус Текнолоджиз Аб Device and method of handling heat treatment load for isostatic pressure processing
RU2744787C2 (en) * 2016-05-25 2021-03-15 Куинтус Текнолоджиз Аб Device and method for manipulating loading for processing under isostatic pressure

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Клячко Л.И. и др. Оборудование и оснастка для формирования порошковых материалов. М.: Металлургия, 1986, с.19, с.173. *
2. Патент США N 3284195, кл. 75.226, 1963. *
3. Патент США N 36982219, B 21J 11/06, 1972. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619377C2 (en) * 2012-10-15 2017-05-15 Куинтус Текнолоджиз Аб Device and method of handling heat treatment load for isostatic pressure processing
US10022931B2 (en) 2012-10-15 2018-07-17 Avure Technologies Ab Arrangement and method for handling a load for isostatic pressure treatment
RU2744787C2 (en) * 2016-05-25 2021-03-15 Куинтус Текнолоджиз Аб Device and method for manipulating loading for processing under isostatic pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3555597A (en) Apparatus for hot pressing refractory materials
US3413392A (en) Hot pressing process
EP0329338A2 (en) Process and apparatus for heating bodies at high temperature and pressure utilizing microwave energy
KR100861287B1 (en) Method and apparatus of fabricating high purity silicon compacts using silicon powders
JPS6241281B2 (en)
CN102072638A (en) Bidirectional hot-pressing high-temperature oscillation sintering furnace and working method thereof
CN101786161A (en) Microwave irradiation pressurized sintering equipment and use method thereof
RU2037380C1 (en) Hot pressing method and apparatus
JPS6225677Y2 (en)
GB1427220A (en) Method and apparatus for smelting and casting metals
GB2165862A (en) Press sintering compact in melt
CN114986970B (en) High-flux powder pressing control system and high-flux powder pressing method
CN209941054U (en) Microwave vacuum-briquetting integrated furnace
CN201175762Y (en) Vacuum die casting device
CN210512622U (en) Device suitable for preparing ceramic powder material by self-propagating high-temperature synthesis method
CN1033745C (en) Automatic vacuum intermediate-frequency hot-pressing continuous sintering furnace
CN109922555B (en) Microwave high-flux material processing device with concentric rotating chassis
CN209953801U (en) Alternating current power frequency discharge sintering equipment special for thermoelectric material
CN217895467U (en) Combustion synthesis device for preparing zirconium boride ceramic block
CN116659239B (en) Ceramic part sintering furnace
RU2706913C1 (en) Method of producing material containing tungsten boride
JPS61199002A (en) Hot press device and operating method thereof
CN114986971A (en) Powder pressing mechanism, controllable pressing device and high-flux powder pressing machine
GB1325586A (en) Apparatus for hot pressing materials
CN214684268U (en) High-temperature rapid hot-pressing vacuum direct-current sintering device