RU2264886C1 - Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264886C1 RU2264886C1 RU2004105613/02A RU2004105613A RU2264886C1 RU 2264886 C1 RU2264886 C1 RU 2264886C1 RU 2004105613/02 A RU2004105613/02 A RU 2004105613/02A RU 2004105613 A RU2004105613 A RU 2004105613A RU 2264886 C1 RU2264886 C1 RU 2264886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hot pressing
- mold
- matrix
- parts
- possibility
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу горячего прессования деталей с внутренними полостями, преимущественно из порошков тугоплавких керамических материалов.The invention relates to powder metallurgy, in particular to a method for hot pressing parts with internal cavities, mainly from powders of refractory ceramic materials.
Известен способ изготовления изделий из тугоплавких соединений, включающий предварительное формообразование заготовки сложной формы в пресс-форме, а перед горячим прессованием заготовку сложной формы дополняют до простой формы вспомогательным материалом, являющимся инертным к основному (а.с. №1676755, МПК B 22 F 3/14, "Способ изготовления изделий из тугоплавких соединений", опубл. 15.09.91. БИ №34).A known method of manufacturing products from refractory compounds, including the preliminary shaping of the workpiece of complex shape in the mold, and before hot pressing the workpiece of complex shape is supplemented to a simple form with auxiliary material, which is inert to the main one (A.S. No. 1676755, IPC B 22 F 3 / 14, "A method of manufacturing products from refractory compounds", publ. 09/15/91. BI No. 34).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ изготовления уплотненных спеченных деталей с равномерной плотностью, заключающийся в том, что порошки тугоплавких материалов предварительно уплотняют в заготовку, которую помещают в полость матрицы пресса. Остаточное свободное пространство полости матрицы заполняют другим твердым материалом и затем прессуют направленным нагружением при температуре спекания. На поверхности контакта заготовок наносят твердое разделительное средство (ФРГ, заявка №2135876, МПК B 22 F 3/14, "Способ изготовления уплотненных спеченных деталей с равномерной плотностью", опубл. 02.06.1977).The closest in technical essence to the claimed method is a method of manufacturing compacted sintered parts with uniform density, which consists in the fact that powders of refractory materials are pre-compacted into a workpiece, which is placed in the cavity of the press matrix. The residual free space of the matrix cavity is filled with another solid material and then pressed by directed loading at the sintering temperature. A solid release agent is applied to the contact surface of the preforms (Germany, application No. 21585876, IPC B 22 F 3/14, "Method for the manufacture of compacted sintered parts with uniform density", published 02.06.1977).
К недостаткам указанных способов можно отнести отсутствие возможности взаимного перемещения формообразующих элементов пресс-формы, так как при изготовлении деталей с отверстиями или в виде оболочек из-за разности коэффициентов термического расширения материала пресс-формы и материала детали последняя будет находиться под действием значительных напряжений, которые могут привести к появлению трещин или разрушению детали в пресс-форме в процессе их совместного охлаждения.The disadvantages of these methods include the lack of the possibility of mutual movement of the forming elements of the mold, since in the manufacture of parts with holes or in the form of shells, due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the material of the mold and the material of the part, the latter will be subject to significant stresses, which may cause cracks or destruction of the part in the mold during co-cooling.
Известно устройство для горячего прессования изделий, содержащее матрицу, верхний и нижний пуансоны и дополнительный пуансон, выполненный в виде втулки и размещенный между матрицей и верхним пуансоном. Также содержит сменный элемент, расположенный между матрицей и нижним пуансоном, и выполнен из химически инертного уплотняющегося под нагрузкой материала (а.с. №1731439, МПК B 22 F 3/14, "Устройство для горячего прессования изделий", опубл.07.05.92. БИ №17).A device for hot pressing products containing a matrix, upper and lower punches and an additional punch made in the form of a sleeve and placed between the matrix and the upper punch. It also contains a replaceable element located between the die and the lower punch, and is made of a chemically inert material that is compacted under load (A.S. No. 1731439, IPC B 22 F 3/14, "Device for hot pressing of products, publ. 07.05.92 . BI No. 17).
Известно устройство пресс-форм для горячего прессования из графита или иных жаропрочных материалов, обеспечивающих формирование в детали отверстий или полостей за счет стержней или иных элементов пресс-формы, соответствующих по форме и размерам формируемой полости (С.С. Кипарисов, Г.А. Либенсон. Порошковая металлургия, М., "Металлургия", 1991, с.302).A device of molds for hot pressing from graphite or other heat-resistant materials is known, which ensures the formation of holes or cavities in a part due to rods or other mold elements corresponding in shape and size to the cavity formed (S.S. Kiparisov, G.A. Libenson, Powder Metallurgy, M., Metallurgy, 1991, p.302).
Недостатком подобных устройств является то, что формообразующий элемент остается внутри полости вплоть до момента остывания детали. В результате, при охлаждении изделия внутри пресс-формы из-за разности коэффициентов термического расширения материала детали и материала пресс-формы, в детали накапливаются внутренние напряжения (преимущественно, растягивающие), которые могут достигать значительных величин. Особенно актуальна эта проблема при горячем прессовании деталей из керамики, не обладающей значительной прочностью при растяжении. В результате детали часто разрушаются, приходится увеличивать толщину деталей или вообще отказываться от формирования полостей или отверстий и изготавливать заготовку с большими припусками, которую затем обрабатывать механически, а как известно, механическая обработка твердой керамики очень трудоемка, требует специального дорогостоящего инструмента и высокой квалификации рабочих, занятых в процессе обработки.The disadvantage of such devices is that the forming element remains inside the cavity until the part cools down. As a result, when the product is cooled inside the mold due to the difference in the thermal expansion coefficients of the material of the part and the material of the mold, internal stresses (mainly tensile) accumulate in the part, which can reach significant values. This problem is especially relevant in the hot pressing of ceramic parts that do not have significant tensile strength. As a result, parts are often destroyed, it is necessary to increase the thickness of parts or to completely abandon the formation of cavities or holes and produce a workpiece with large allowances, which can then be processed mechanically, and, as you know, machining solid ceramics is very laborious, requires special expensive tools and highly skilled workers, employed during processing.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение брака, экономия материала за счет уменьшения припусков на механическую обработку и снижение трудоемкости изготовления деталей сложной формы из керамических материалов.The problem to which the invention is directed is to reduce rejects, save material by reducing allowances for machining and reduce the complexity of manufacturing parts of complex shapes from ceramic materials.
Технический результат, достигаемый с использованием заявляемого способа, следующий:The technical result achieved using the proposed method is as follows:
- брак при горячем прессовании исключается;- rejects during hot pressing are excluded;
- коэффициент использования материала повышается до 90%;- the utilization of the material increases to 90%;
- снижается трудоемкость изготовления деталей за счет значительного уменьшения объемов механической обработки.- reduces the complexity of manufacturing parts due to a significant reduction in the volume of machining.
Для решения поставленной задачи предлагается предварительно формировать заготовку из смеси порошков. При необходимости в заготовке формируются полости и/или отверстия. На всей поверхности заготовки, включая внутреннюю поверхность полостей или отверстий, формируется слой разделительного материала, обеспечивающий хорошую передачу нагрузки к детали. Этот материал должен быть инертным по отношению к материалу детали и иметь температуру плавления (разложения) существенно выше температуры спекания материала изготавливаемой детали. Заготовка помещается в полость матрицы разработанной пресс-формы между верхним и нижним пуансонами. При этом элементы, формирующие полости и/или отверстия, размещаются в соответствующих полостях и/или отверстиях заготовки. Горячее прессование детали проводят известным способом. После окончания процесса горячего прессования предлагается освобождать отпрессованную деталь от формообразующих элементов пресс-формы и тем самым предотвратить появление в детали при охлаждении значительных напряжений, связанных с разностью теплофизических характеристик материалов детали и пресс-формы.To solve this problem, it is proposed to pre-form the workpiece from a mixture of powders. If necessary, cavities and / or holes are formed in the blank. On the entire surface of the workpiece, including the inner surface of the cavities or holes, a layer of separation material is formed, providing a good transfer of load to the part. This material should be inert with respect to the material of the part and have a melting point (decomposition) significantly higher than the sintering temperature of the material of the manufactured part. The workpiece is placed in the cavity of the matrix developed mold between the upper and lower punches. In this case, the elements forming the cavity and / or hole are placed in the respective cavities and / or holes of the workpiece. Hot pressing of the part is carried out in a known manner. After the hot pressing process is completed, it is proposed to release the pressed part from the forming elements of the mold and thereby prevent significant stresses from appearing in the part during cooling due to the difference in the thermophysical characteristics of the material of the part and the mold.
Предлагаемый способ изготовления деталей с полостями и/или отверстиями заключается в том, что детали получают путем спекания из порошка, размещая заготовку с разделительным материалом в матрице между нижним и верхним пуансонами, и подвергают горячему прессованию в пресс-форме разработанной конструкции. Формирование полостей и/или отверстий производится одним из пуансонов или стержнями, связанными с нижним пуансоном. После окончания горячего прессования пресс-форма опускается вниз до тех пор, пока ее верхний элемент (прижим), связанный с верхним пуансоном, не придет в соприкосновение с неподвижным элементом конструкции установки (например, с тепловой защитой индуктора). Матрица с отпрессованной деталью, обоймой и нижним пуансоном перемещается дальше до тех пор, пока верхний пуансон не будет зафиксирован в крайнем верхнем положении связанным с матрицей упорным элементом. Отпрессованная деталь фиксируется внутри матрицы, опираясь на предназначенный для этого упор, а нижний пуансон опускается дальше, отделяясь от детали и выводя формообразующие элементы (стержни) из полостей и/или отверстий детали. В дальнейшем деталь может оставаться на упоре внутри матрицы до полного охлаждения или изыматься из матрицы при повышенной температуре.The proposed method for the manufacture of parts with cavities and / or holes is that the parts are obtained by sintering from powder, placing a workpiece with a release material in the matrix between the lower and upper punches, and is subjected to hot pressing in the mold of the developed design. The formation of cavities and / or holes is carried out by one of the punches or rods associated with the lower puncheon. After the hot pressing is completed, the mold lowers down until its upper element (clamp) connected with the upper punch comes into contact with a fixed element of the plant structure (for example, with thermal protection of the inductor). The die with the pressed part, the cage and the lower punch moves further until the upper punch is fixed in the extreme upper position by the stop element associated with the matrix. The pressed part is fixed inside the matrix, resting on the intended stop, and the lower punch falls further, separating from the part and removing the forming elements (rods) from the cavities and / or holes of the part. In the future, the part may remain on the stop inside the matrix until it is completely cooled or withdrawn from the matrix at elevated temperature.
На чертеже показана пресс-форма для горячего прессования.The drawing shows a mold for hot pressing.
Графитовая пресс-форма для горячего прессования включает в себя матрицу (5), соосно установленные два пуансона (1, 4) и нагреватель (обойму) (6). При этом один из пуансонов механически соединен (связан) с прижимом (8) и установлен с возможностью фиксации в крайнем верхнем положении, а второй пуансон (поддон) (1) взаимосвязан с основанием (9) и обоймой (6). Детали пресс-формы установлены с возможностью совместного перемещения. При этом в момент фиксации верхнего пуансона происходит отделение детали от одного или обоих пуансонов и формирующих полости и/или отверстия элементов (стержней). Отпрессованная деталь (3) остается в матрице (5) и более не испытывает влияния формообразующих элементов пресс-формы.The graphite mold for hot pressing includes a matrix (5), two punches (1, 4) coaxially mounted and a heater (holder) (6). In this case, one of the punches is mechanically connected (connected) to the clamp (8) and installed with the possibility of fixing in the highest position, and the second punch (pallet) (1) is interconnected with the base (9) and the holder (6). Mold parts are installed with the possibility of joint movement. At the same time, at the moment of fixing the upper punch, the part is separated from one or both punches and the forming cavities and / or holes of the elements (rods). The pressed part (3) remains in the matrix (5) and no longer experiences the influence of the forming elements of the mold.
Пресс-форма может быть изготовлена из жаропрочного материала, выдерживающего при температуре горячего прессования то давление, которое необходимо для изготовления детали, например, из графита.The mold can be made of heat-resistant material that can withstand the pressure that is necessary for the manufacture of a part, for example, graphite, at a hot pressing temperature.
Для предотвращения взаимодействия материала детали и материала пуансонов и формообразующих элементов пресс-формы, перед началом прессования между их поверхностями формируется слой из разделительного материала (2), хорошо передающего нагрузку и не реагирующего в значительной степени с материалом пресс-формы и материалом детали.To prevent the interaction between the material of the part and the material of the punches and the forming elements of the mold, before pressing begins, a layer of release material (2) is formed between their surfaces, which transfers the load well and does not substantially react with the mold material and material of the part.
Обойма (6), в которую устанавливается матрица (5), является нагревательным элементом и может содержать бандажное кольцо (7) из высокопрочного углеродного композиционного материала, служащее для предотвращения разрушения матрицы в процессе горячего прессования.The holder (6) into which the matrix (5) is mounted is a heating element and may contain a retaining ring (7) made of high-strength carbon composite material, which serves to prevent the destruction of the matrix during hot pressing.
ПРИМЕР.EXAMPLE.
Была изготовлена опытная партия оболочек из композиционного материала "карбид бора - нитрид бора" методом горячего квазиизостатического прессования в графитовой пресс-форме.An experimental batch of shells was made from the composite material "boron carbide - boron nitride" by hot quasi-isostatic pressing in a graphite mold.
Вначале изготавливали формовку из смеси порошков исходных компонентов композиционного материала. Формовку помещали в графитовую пресс-форму описанной конструкции. Для формирования полости использовался графитовый поддон (1). В качестве разделительного материала (2) на границе "поддон-формовка" использовали порошки нитрида бора или литейного графита.Initially, molding was made from a mixture of powders of the starting components of the composite material. The molding was placed in a graphite mold of the described construction. A graphite tray (1) was used to form the cavity. As the separation material (2) at the border "pallet-molding" used powders of boron nitride or casting graphite.
Полученную формовку подвергали горячему прессованию при температуре, превышающей 2000°С.The resulting molding was subjected to hot pressing at a temperature exceeding 2000 ° C.
После окончания процесса горячего прессования при температуре 1980-2000°С оболочку (3) освобождали, извлекая поддон и отводя верхний пуансон (4) в крайнее положение. Оболочка (3) при этом оставалась в матрице (5), опираясь своей конической частью на кольцевой выступ, и в таком виде остывала до комнатной температуры.After completion of the hot pressing process at a temperature of 1980-2000 ° C, the shell (3) was released by removing the tray and moving the upper punch (4) to the extreme position. In this case, the shell (3) remained in the matrix (5), resting its conical part on the annular protrusion, and in this form cooled to room temperature.
Изготовленные оболочки представляли собой полый конус, переходящий у вершины в сферу. Внешний диаметр конуса - 190 мм, толщина стенки - 18 мм. Трещины в готовых оболочках отсутствовали. Выход годных оболочек - 100%.The shells made were a hollow cone passing at the top into a sphere. The outer diameter of the cone is 190 mm, the wall thickness is 18 mm. Cracks in the finished shell were absent. The yield of the shells is 100%.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004105613/02A RU2264886C1 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004105613/02A RU2264886C1 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004105613A RU2004105613A (en) | 2005-08-27 |
RU2264886C1 true RU2264886C1 (en) | 2005-11-27 |
Family
ID=35846523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004105613/02A RU2264886C1 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2264886C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102829630A (en) * | 2012-08-21 | 2012-12-19 | 燕山大学 | Horizontal type counter-extrusion discharge sintering smelting machine |
RU2520284C2 (en) * | 2008-07-02 | 2014-06-20 | Басф Се | Method of producing circular oxide compacted material |
RU2732841C1 (en) * | 2019-07-31 | 2020-09-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials |
-
2004
- 2004-02-24 RU RU2004105613/02A patent/RU2264886C1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2520284C2 (en) * | 2008-07-02 | 2014-06-20 | Басф Се | Method of producing circular oxide compacted material |
RU2520284C9 (en) * | 2008-07-02 | 2015-03-20 | Басф Се | Method of producing circular oxide compacted material |
CN102829630A (en) * | 2012-08-21 | 2012-12-19 | 燕山大学 | Horizontal type counter-extrusion discharge sintering smelting machine |
CN102829630B (en) * | 2012-08-21 | 2014-06-11 | 燕山大学 | Horizontal type counter-extrusion discharge sintering smelting machine |
RU2732841C1 (en) * | 2019-07-31 | 2020-09-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004105613A (en) | 2005-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5122176A (en) | A method of densifying a glass or glass composite structure | |
CN1154884A (en) | Solidifying method for forming and completely compacting powder material | |
CN106994513A (en) | The vacuum heating-press sintering mould and its application method of a kind of cavity | |
TW501956B (en) | Superplasticity forming mould and mould insert | |
JPS63195203A (en) | Composite metal article and its production | |
RU2264886C1 (en) | Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same | |
CN109822077B (en) | SiC prepared by extrusion infiltration method3DMethod for preparing/Al composite material | |
JP2001501254A (en) | Die and mold with net shape, and manufacturing method therefor | |
SE417580B (en) | PROCEDURE FOR MANUFACTURING THE SUBSTANCES OF POWDER THROUGH HUGE VERSATILITY PRESSURE | |
CN110386823B (en) | Preparation method of ceramic-based complex structural member based on selective laser sintering | |
CN202367205U (en) | Hot-pressing sintering mould | |
JP2708245B2 (en) | Hot isostatic pressing method | |
JP2001321871A (en) | Press-forming method of aluminum-based composite discoid component | |
EP0240190B1 (en) | Process for manufacturing ceramic sintered bodies and mold to be used therefor | |
CN103879085A (en) | Pure aluminum coated SiC particle reinforced magnesium matrix composite, as well as preparation and application thereof | |
KR101556980B1 (en) | Method for manufacturing high pressure casting and forging member | |
JPH0436117B2 (en) | ||
US5989483A (en) | Method for manufacturing powder metallurgical tooling | |
RU82697U1 (en) | COMPLETE FORM FORMING WITH HOT PRESSING | |
JPH0210093Y2 (en) | ||
CN112238217B (en) | Molten soup forging method of thin shell mold | |
CN108927439A (en) | A kind of material billow forming processing method based on chemical reaction | |
JP2005320581A (en) | Method for manufacturing porous metal body | |
US8392016B2 (en) | Adaptive method for manufacturing of complicated shape parts by hot isostatic pressing of powder materials with using irreversibly deformable capsules and inserts | |
RU2299788C1 (en) | Method for producing complex-profile hard-alloy articles |