RU2323803C1 - Way of wet pressing and device for its realizing - Google Patents
Way of wet pressing and device for its realizing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2323803C1 RU2323803C1 RU2006124437/02A RU2006124437A RU2323803C1 RU 2323803 C1 RU2323803 C1 RU 2323803C1 RU 2006124437/02 A RU2006124437/02 A RU 2006124437/02A RU 2006124437 A RU2006124437 A RU 2006124437A RU 2323803 C1 RU2323803 C1 RU 2323803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressing
- matrix
- powder
- liquid
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам прессования порошковых материалов в присутствии жидкости.The present invention relates to powder metallurgy, in particular to methods of pressing powder materials in the presence of a liquid.
Известен способ прессования керамических масс, содержащих жидкость (воду), включающий приготовление смеси, увлажнение и прессование [Р.Я.Попильский, Ф.В.Кондрашов /Прессование керамических порошков. М.: Металлургия, 1968, 272 с.].A known method of pressing ceramic masses containing liquid (water), including the preparation of the mixture, moisturizing and pressing [R. Ya. Popilsky, FV Kondrashov / Pressing ceramic powders. M.: Metallurgy, 1968, 272 p.].
Известно устройство для мокрого прессования, содержащее матрицу, верхний и нижний пуансоны с приводами, напорное устройство для заполнения матрицы массой, вакуумную систему для отсоса отжатой при прессовании жидкости и узел для съема отпрессованных изделий. Для повышения производительности и качества изделий узел для съема отпрессованных изделий выполнен в виде размещенной между матрицей и верхним пуансоном приводного шибера с отверстием, превышающим по диаметру отверстие в матрице, на позиции выталкивания изделия, а на позиции прессования - с сеткой и с камерой, соединенной с вакуумной системой. В процессе прессования осуществляют отсос жидкости через сетку отверстий камеры и вакуумную систему [Авторское свидетельство СССР №1519841, МКИ B22F 3/00, опубл. 30.10.89, БИ №41].A device for wet pressing is known, comprising a die, upper and lower punches with actuators, a pressure device for filling the die with mass, a vacuum system for suctioning the liquid pressed during pressing, and a unit for removing pressed articles. To increase the productivity and quality of products, the assembly for removing pressed molded products is made in the form of a drive gate located between the die and the upper punch with a hole larger in diameter than the hole in the die, at the pushing position of the product, and at the pressing position with a grid and with a camera connected to vacuum system. In the process of pressing, the liquid is sucked through the mesh of the chamber openings and the vacuum system [USSR Author's Certificate No. 1519841, MKI B22F 3/00, publ. 10.30.89, BI No. 41].
Наиболее близким техническим решением является способ прессования порошковых материалов, в котором вводят летучую жидкость со стороны прессующего пуансона в количестве 0,2-3 объема пор прессовки, прессование проводят с одновременной подачей жидкости до окончания процесса. При этом происходит частичное удаление пластификатора растворением и отмывкой и пропитка прессовки жидкостью. Устройство для осуществления способа представляет собой матрицу, верхний и нижний пуансоны и устройство для подачи жидкости. Устройство для подачи жидкости представляет собой цилиндр, стенки которого имеют симметричные сквозные отверстия, соединяющие внутреннюю полость матрицы с полостью для жидкости. Жидкость подается поршнем, который конструктивно связан с верхним пуансоном или имеет дополнительный источник давления [Патент RU №2275274 С1, МКИ В22F 3/02, В22F 3/03, В30В 15/02, 27.04.2006 г.].The closest technical solution is the method of pressing powder materials, in which volatile liquid is introduced from the side of the pressing punch in an amount of 0.2-3 pore volumes of the pressing, pressing is carried out with a simultaneous supply of liquid until the end of the process. In this case, the plasticizer is partially removed by dissolution and washing, and the pressing is impregnated with liquid. A device for implementing the method is a matrix, upper and lower punches and a device for supplying fluid. The fluid supply device is a cylinder, the walls of which have symmetrical through holes connecting the internal cavity of the matrix with the cavity for the liquid. The fluid is supplied by a piston, which is structurally connected with the upper punch or has an additional pressure source [Patent RU No. 2275274 C1, MKI B22F 3/02, B22F 3/03, V30V 15/02, 04/27/2006].
Недостатками наиболее близкого технического решения являются малая степень отмывки пластификатора, что приводит к низкому качеству изделий после прессования (малой относительной плотности), большие потери давления на внешнее и внутреннее трение, т.к. жидкость подается во внутреннюю полость матрицы не на весь засыпанный порошок.The disadvantages of the closest technical solution are the low degree of washing of the plasticizer, which leads to low quality products after pressing (low relative density), large pressure losses on the external and internal friction, because the liquid is not supplied to the internal cavity of the matrix for the entire powder that has been poured.
Недостатками пресс-формы для реализации способа являются сложность изготовления устройства для подачи жидкости, которое представляет собой цилиндр с просверленными в боковой поверхности отверстиями, отсутствие универсальности устройства при изменении высоты прессуемых изделий, заполнение отверстий прессуемым порошком при его уплотнении и большие потери давления на внешнее трение.The disadvantages of the mold for implementing the method are the complexity of manufacturing a device for supplying a fluid, which is a cylinder with holes drilled in the side surface, the lack of universality of the device when changing the height of the pressed products, filling the holes with pressed powder during its compaction, and large pressure losses due to external friction.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа и устройства для повышения степени отмывки пластификатора, повышение качества изделий после прессования, при уплотнении порошка с добавлением летучей или легко испаряющейся жидкости, снижение потерь давления на внешнее трение. Упрощение устройства для подачи жидкости, достижение универсальности при изготовлении изделий разной высоты.The objective of the invention is to develop a method and device to increase the degree of washing of the plasticizer, improving the quality of products after pressing, when compacting the powder with the addition of a volatile or easily evaporating liquid, reducing pressure loss on external friction. Simplification of the device for supplying fluid, achieving versatility in the manufacture of products of different heights.
Техническим результатом является повышение качества изделий.The technical result is to improve the quality of products.
Для решения поставленной задачи в способе прессования порошковых материалов, включающем засыпку гранулированного пластифицированного порошка во внутренний цилиндр матрицы и прессование с подачей летучей жидкости в количестве 0,2-3 объема пор прессовки со стороны прессующего пуансона до окончания процесса, подачу жидкости осуществляют через сквозные каналы в стенках внутреннего цилиндра матрицы по всей боковой поверхности засыпанного порошка. Причем подачу жидкости могут осуществлять одновременно с началом прессования, перед началом прессования или после начала прессования.To solve the problem in a method of pressing powder materials, including filling granular plasticized powder into the inner cylinder of the matrix and pressing with a supply of volatile liquid in an amount of 0.2-3 pressing pore volumes from the side of the pressing punch until the end of the process, the liquid is supplied through the through channels into the walls of the inner cylinder of the matrix along the entire lateral surface of the powdered powder. Moreover, the fluid supply can be carried out simultaneously with the beginning of pressing, before pressing or after pressing.
Кроме того, способ позволяет прессовать непластичные порошки без пластификатора и осуществлять пропитку прессовки.In addition, the method allows to compress non-plastic powders without a plasticizer and to impregnate the compact.
При реализации заявленного способа по одному из возможных вариантов жидкость подают с помощью поршня по всей боковой поверхности порошка, размещенного в полости матрицы, состоящей из верхней и нижней частей, при этом прессование проводят до погружения поршня на глубину, равную высоте верхней части матрицы.When implementing the inventive method according to one of the possible options, the liquid is supplied using a piston along the entire side surface of the powder placed in the cavity of the matrix, consisting of upper and lower parts, while pressing is carried out until the piston is immersed to a depth equal to the height of the upper part of the matrix.
Пресс-форма для прессования порошковых материалов содержит матрицу, состоящую из герметично соединенных верхней и нижней частей, верхний и нижний пуансоны, размещенное в матрице устройство для подачи жидкости, представляющее собой цилиндр, в стенках которого выполнены сквозные каналы, соединяющие внутреннюю полость матрицы и полость для жидкости, и поршень для подачи жидкости, причем устройство для подачи жидкости размещено в верхней и нижней частях матрицы, цилиндр выполнен в виде набора конических шайб, а сквозные каналы выполнены на конической поверхности шайб с углом наклона 1-89°.The mold for pressing powder materials contains a matrix consisting of hermetically connected upper and lower parts, upper and lower punches, a liquid supply device placed in the matrix, which is a cylinder, in the walls of which there are through channels connecting the internal cavity of the matrix and the cavity for fluid, and a piston for supplying fluid, and the device for supplying fluid is located in the upper and lower parts of the matrix, the cylinder is made in the form of a set of conical washers, and through channels are made on conical surface of washers with an inclination angle of 1-89 °.
При этом верхняя шайба может иметь каналы направленные вверх, вторая - горизонтально, а третья и все последующие - вниз; каналы могут быть выполнены на одной или обеих сторонах конической поверхности механической обработкой (пропил, фрезерование, строгание, штамповка и т.д.), прямоугольными, полукруглыми, клинообразными, одного или разного размера вдоль поверхности; сквозные каналы, образованные соприкасающимися коническими поверхностями шайб, расположены послойно симметрично по окружности друг под другом или с чередованием по слоям; каналы могут быть сформированы в спеченном фильтре из капиллярно-пористого материала толщиной 0,5 мм с размером поровых каналов 0,2÷0,01 мм, расположенном между коническими поверхностями шайб или наклеенным на коническую поверхность шайб порошком или волокнами.In this case, the upper washer may have channels directed upward, the second - horizontally, and the third and all subsequent ones - down; channels can be made on one or both sides of the conical surface by machining (cutting, milling, planing, stamping, etc.), rectangular, semicircular, wedge-shaped, of one or different sizes along the surface; the through channels formed by the contacting conical surfaces of the washers are arranged symmetrically in a layer-by-layer circumference under each other or alternating in layers; the channels can be formed in a sintered filter from a capillary-porous material with a thickness of 0.5 mm with a pore channel size of 0.2 ÷ 0.01 mm, located between the conical surfaces of the washers or glued to the conical surface of the washers with powder or fibers.
Предлагаемое изобретение стало возможным после того, как авторы установили общие закономерности уплотнения порошковых гранул размером 0,1÷0,3 мм, образованных склеиванием с помощью пластификатора более мелких частиц (0,3÷5 мкм), применили к ним теорию А.В.Лыкова о взаимодействии жидкости с капиллярно-пористым телом [А.В.Лыков /Тепломассобмен. Справочник. М.: Энергия, 1978. 479 с.] и рассмотрели процесс прессования порошковых гранул с точки зрения теории трения А.П.Грудева [А.П.Грудев, Ю.В.Зильберг, В.Т.Тилик /Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справочник. М.: Металлургия, 1982. 312 с.].The present invention became possible after the authors established the general laws of compaction of powder granules with a size of 0.1 ÷ 0.3 mm formed by gluing smaller particles (0.3 ÷ 5 μm) using plasticizer, applied A.V. theory to them. Lykova on the interaction of a liquid with a capillary-porous body [A.V. Lykov / Heat and mass transfer. Directory. M .: Energia, 1978. 479 pp.] And examined the process of pressing powder granules from the point of view of the theory of friction of A.P. Grudev [A.P. Grudev, Yu.V. Zilberg, V.T. Tilik / Friction and lubricants at metal forming. Directory. M .: Metallurgy, 1982. 312 p.].
В предлагаемом способе жидкость подают на всю боковую поверхность засыпанного порошка одновременно. Взаимодействуя с гранулами, вначале происходит их смачивание, а затем жидкость растворяет пластификатор, что приводит к распаду гранул на отдельные частицы (группы частиц меньшего, чем исходные гранулы, размера). При движении верхнего пуансона происходит послойное, сверху вниз, уплотнение слоев. Выдавленная, верхним уплотняющимся слоем материала, жидкость будет образовывать связуемость потока с жидкостью, движущейся в нижних, несмещенных слоях гранул. И если в способе прототипе она должна была вначале пропитать нижние, несмещенные слои материала, то в предложенном способе, она безо всякого препятствия образует смешивание потоков, пройдет через нижние слои и выйдет в пространство между нижним пуансоном и боковой поверхностью матрицы, частично растворив перед этим пластификатор в гранулах материала [А.В.Лыков /Тепломассобмен. Справочник. М.: Энергия, 1978. с.436-437].In the proposed method, the liquid is supplied to the entire side surface of the powdered powder at the same time. Interacting with granules, they are first wetted, and then the liquid dissolves the plasticizer, which leads to the disintegration of the granules into individual particles (groups of particles smaller than the original granules in size). When the upper punch moves, layer-by-layer, top-down, compaction of the layers occurs. Squeezed out by the upper compacting layer of the material, the liquid will form the cohesion of the flow with the fluid moving in the lower, unbiased layers of granules. And if in the prototype method it had to first impregnate the lower, unbiased layers of the material, then in the proposed method, it without any obstacles forms a mixing of flows, passes through the lower layers and enters the space between the lower punch and the side surface of the matrix, partially dissolving the plasticizer before it in granules of the material [A.V. Lykov / Heat and mass transfer. Directory. M.: Energy, 1978. S. 436-437].
Заявленный технический результат достигается тем, что наклонная по отношению к горизонтали форма расположения отверстий (фиг.4), от 1° до 89°, образованных каналами на конической поверхности шайб, предпочтительнее от 45° до 60°, позволяет на 50% снизить заполнение отверстий прессуемым материалом. Это позволяет снизить потери давления на трение. Наклонная, по отношению к горизонтали, форма отверстий позволяет увеличить количество жидкости, которая заполняет микронеровности внутренней, ниже расположенной поверхности матрицы, и увеличивает долю жидкостного трения [А.П.Грудев, Ю.В.Зильберг, В.Т.Тилик /Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справочник. М.: Металлургия, 1982, с. 12-13].The claimed technical result is achieved in that the horizontal inclined form of the location of the holes (Fig. 4), from 1 ° to 89 °, formed by channels on the conical surface of the washers, preferably from 45 ° to 60 °, allows to reduce hole filling by 50% pressed material. This reduces friction pressure loss. The inclined shape of the holes relative to the horizontal makes it possible to increase the amount of liquid that fills the microroughnesses of the inner lower surface of the matrix and increases the proportion of liquid friction [A.P. Grudev, Yu.V. Zilberg, V.T. Tilik / Friction and lubricants for metal forming. Directory. M .: Metallurgy, 1982, p. 12-13].
Для подачи жидкости под прессующий пуансон каналы в верхней шайбе направлены вверх.To supply fluid under the pressing punch, the channels in the upper washer are directed upwards.
Изготовление внутреннего цилиндра (3) в виде набора шайб, например методом порошковой металлургии, существенно упрощает изготовление зоны прессования в матрице. Упрощает очистку отверстий от прессуемого материала (разборка системы шайб с последующей промывкой).The manufacture of the inner cylinder (3) in the form of a set of washers, for example by powder metallurgy, greatly simplifies the manufacture of the pressing zone in the matrix. Simplifies the cleaning of holes from the pressed material (disassembly of the washer system with subsequent washing).
Прокладка капиллярно-пористого материала между коническими плоскостями шайб с размером пор 0,2÷0,01 мм позволит осуществлять пропитку засыпанного в полость матрицы материала методом насыщения, что значительно уменьшит самопроизвольное истечение жидкости из камеры (4), снизит прилагаемое давление на поршень (6) и упростит систему подачи жидкости и герметизацию камеры (4) [Пористые проницаемые материалы /Справочник под ред. С.В.Белова, М.: Металлургия, 1987. 335 с.].Laying a capillary-porous material between the conical planes of washers with a pore size of 0.2 ÷ 0.01 mm will allow the impregnation of the material embedded in the cavity of the matrix by saturation, which will significantly reduce spontaneous outflow of fluid from the chamber (4), and reduce the applied pressure on the piston (6 ) and simplify the fluid supply system and chamber sealing (4) [Porous permeable materials / Handbook, ed. S.V. Belova, Moscow: Metallurgy, 1987.335 s.].
Расход жидкости (фиг.4) зависит от объема камеры (4) и глубины погружения поршня (6).The fluid flow rate (FIG. 4) depends on the volume of the chamber (4) and the immersion depth of the piston (6).
Нижний предел расхода жидкости, без учета сжимаемости и других факторов, равен: V1=S·hx,The lower limit of fluid flow, excluding compressibility and other factors, is: V 1 = S · h x ,
где V1 - расход, см3; S - площадь кольца камеры (4), см2; hx - глубина погружения верхнего пуансона, меньшая, чем h1, см, (высота вахней части матрицы), необходимая для подачи минимального дозируемого количества жидкости при прессовании (фиг.6).where V 1 - flow rate, cm 3 ; S is the area of the chamber ring (4), cm 2 ; h x - the immersion depth of the upper punch, less than h 1 cm, (the height of the pivot of the matrix) required to supply the minimum dosed amount of liquid during pressing (Fig.6).
Верхний предел расхода жидкости, без учета выше указанных ограничений, равен:The upper limit of fluid flow, without taking into account the above restrictions, is equal to:
V2=S·h,V 2 = S · h,
где V2 - расход, см3; S - площадь кольца камеры (4), см2; h - глубина камеры (4), равная h1+h2, см, (фиг.6).where V 2 - flow rate, cm 3 ; S is the area of the chamber ring (4), cm 2 ; h is the depth of the chamber (4), equal to h 1 + h 2 , cm, (Fig.6).
Пример 1. (Способ прототип). Навеску 10,0 г гранулированной смеси промышленного твердого сплава ВК6, замешанного с каучуком, засыпали в матрицу диаметром 16 мм и прессовали при давлении 500 кг/см2.Example 1. (Method prototype). A portion of 10.0 g of a granular mixture of industrial hard alloy VK6, mixed with rubber, was poured into a matrix with a diameter of 16 mm and pressed at a pressure of 500 kg / cm 2 .
Мокрое прессование проводили следующим образом. Гранулированную смесь засыпали в прессовку, сверху заливали 0,1 мл этанола, что соответствовало 20% объема пор при прессовании обычным (сухим) способом, вводили пуансон в полость матрицы и осуществляли прессование. Глубина погружения пуансона составила 8,18 мм, по сравнению с 7,49 мм при обычном (сухом) способе прессования.Wet pressing was carried out as follows. The granular mixture was poured into the compact, 0.1 ml of ethanol was poured from above, which corresponded to 20% of the pore volume during pressing by the usual (dry) method, the punch was introduced into the die cavity and pressed. The immersion depth of the punch was 8.18 mm, compared to 7.49 mm with the conventional (dry) pressing method.
Пример 2. (Предлагаемый способ). Условия Примера 1. Отличие в том, что жидкость в количестве 20% объема пор подается на всю боковую поверхность засыпанного порошка.Example 2. (The proposed method). The conditions of Example 1. The difference is that the liquid in the amount of 20% of the pore volume is supplied to the entire side surface of the powder.
При малых количествах жидкости (растворителя пластификатора), менее 20,0%, имеет место защемленная вода (фиг.1б).With small amounts of liquid (plasticizer solvent), less than 20.0%, trapped water takes place (fig.1b).
При увеличении количества жидкости, от 60% до 100%, происходит переход в канатное состояние, т.е. к защемлению воздуха (фиг.1в). Защемленный воздух, находящийся между жидкостными манжетами, оказывает противодействие приложенному давлению. Это ухудшает прессуемость материала.With an increase in the amount of liquid, from 60% to 100%, a transition to the rope state occurs, i.e. to pinch air (pigv). The trapped air located between the liquid cuffs counteracts the applied pressure. This affects the compressibility of the material.
Возможная укладка сферических частиц приведена на фиг.2а, б, в.A possible stacking of spherical particles is shown in figa, b, c.
Предлагаемое изобретение можно объяснить, если рассмотреть поведение гранулированной смеси в прозрачном цилиндре, фиг.3. При рассмотрении видно, что при засыпке гранулы в цилиндре не образуют плотную упаковку, а в результате малого веса, но больших сил трения и адгезии, образуют капиллярно-пористое тело с большим количеством арок, размер которых соизмерим с размером гранул, т.е. 0,1 мм и более.The present invention can be explained if we consider the behavior of the granular mixture in a transparent cylinder, Fig.3. When considering, when filling the granules in the cylinder do not form a tight packing, but as a result of light weight, but high friction and adhesion forces, they form a capillary-porous body with a large number of arches, the size of which is comparable with the size of the granules, i.e. 0.1 mm and more.
По данным работы [Взаимодействие пористо-капиллярной структуры и морозостойкости керамического материала. / В.З.Абдурахимов, М.П.Зелиг, Е.С.Абдурахимова, В.А.Юмина, В.Д.Абдурахимов. // Ж. Металловедение, 6(99), 2005] поры размером более 0,1 мм не являются капиллярными. В той же работе сказано, что поры размером от 0,1 до 0,01 мм насыщаются водой при непосредственном контакте с ней. Вследствие наличия в этой группе пор лишь малых капиллярных сил, вода в них слабо удерживается и может частично вытекать при извлечении материала из воды. При наличии смежных с ними более мелких пор вода отсасывается в них, в связи с чем поры диаметром 0,1÷0,01 мм не насыщаются водой полностью и содержат ее в виде поверхностной пленки.According to [Interaction of the porous-capillary structure and frost resistance of a ceramic material. / V.Z. Abdurakhimov, M.P. Zelig, E.S. Abdurakhimova, V.A. Yumin, V.D. Abdurakhimov. // J. Metallurgy, 6 (99), 2005] pores larger than 0.1 mm are not capillary. In the same work it is said that pores with sizes from 0.1 to 0.01 mm are saturated with water in direct contact with it. Due to the presence of only small capillary forces in this group of pores, the water in them is weakly retained and can partially flow out when the material is removed from the water. If there are smaller pores adjacent to them, water is sucked out in them, and therefore pores with a diameter of 0.1–0.01 mm are not completely saturated with water and contain it in the form of a surface film.
Таким образом, течение жидкости через арки будет проходить по иным закономерностям, отличающимся от теории А.В.Лыкова (фиг.1, 2).Thus, the flow of fluid through the arches will take place according to other laws that differ from the theory of A.V. Lykov (Fig. 1, 2).
Не останавливаясь на этих отличиях, важно одно, что в арках не будет явлений, описанных в теории А.В.Лыкова. Жидкость беспрепятственно заполнит объем засыпанных гранул.Without dwelling on these differences, one important thing is that the arches will not have the phenomena described in the theory of A.V. Lykov. Liquid will freely fill the volume of the filled granules.
Полученные результаты подтверждают, что для уменьшения внешнего трения достаточно небольшого (20%) количества этанола от объема пор. Этого количества достаточно для частичного растворения пластификатора и повышения плотности прессовки.The results obtained confirm that to reduce external friction, a small (20%) amount of ethanol per pore volume is sufficient. This amount is sufficient to partially dissolve the plasticizer and increase the density of the compact.
Вариант 1. Внутренний цилиндр (дозирующее устройство для подачи жидкости) представлял собой набор конических шайб из сплава ВК6, толщиной 5,0 мм (образующая конуса 45°), с радиальными насечками на конических поверхностях с одной стороны.Option 1. The inner cylinder (dosing device for supplying liquid) was a set of conical washers made of VK6 alloy, 5.0 mm thick (forming a 45 ° cone), with radial notches on the conical surfaces on one side.
Вариант 2. Внутренний цилиндр (дозирующее устройство для подачи жидкости) представлял собой набор конических шайб из сплава ВК6, толщиной 5,0 мм (образующая конуса 50°), с радиальными насечками на конических поверхностях с двух сторон. Радиальные насечки не совпадают.Option 2. The inner cylinder (dosing device for supplying liquid) was a set of conical washers made of VK6 alloy, 5.0 mm thick (forming a 50 ° cone), with radial notches on the conical surfaces on both sides. Radial notches do not match.
Вариант 3. Внутренний цилиндр (дозирующее устройство для подачи жидкости) представлял собой набор конических шайб из сплава ВК6, толщиной 5,0 мм (образующая конуса 65°), с радиальными насечками на конических поверхностях с двух сторон. Радиальные насечки совпадают.Option 3. The inner cylinder (dosing device for supplying liquid) was a set of conical washers made of VK6 alloy, 5.0 mm thick (forming a cone of 65 °), with radial notches on the conical surfaces on both sides. Radial notches match.
Вариант 4. Внутренний цилиндр (дозирующее устройство для подачи жидкости) представлял собой набор конических шайб из сплава ВК6, толщиной 5,0 мм (образующая конуса 45°). Прокладка из капиллярно-пористого материала (КПМ) - спеченный порошок хромоникелевой стали, толщиной 0,5 мм, с размером поровых каналов 0,05 мм. Основное требование, предъявляемое к КПМ, кроме размера поровых каналов и проницаемости, это отсутствие пластической деформации под действием приложенной нагрузки (доля усилия прессования, которая тратится на трение порошка о стенки пресс-формы и разложена на вертикальную составляющую).Option 4. The inner cylinder (dosing device for supplying liquid) was a set of conical washers made of VK6 alloy, 5.0 mm thick (forming a 45 ° cone). A capillary-porous material (CPM) gasket is a sintered powder of chromium-nickel steel, 0.5 mm thick, with a pore channel size of 0.05 mm. The main requirement for the CPM, in addition to the size of the pore channels and permeability, is the absence of plastic deformation under the action of the applied load (the proportion of the pressing force that is spent on the friction of the powder on the mold walls and is decomposed into a vertical component).
Пример 3. На фиг.4-7 изображена кинематическая схема устройства. На фиг.4 матрица состоит из 2-х частей: первая (верхняя) соответствует зоне структурной деформации порошка (1), вторая (нижняя) - окончанию последнего этапа уплотнения (2).Example 3. Figure 4-7 shows a kinematic diagram of the device. In Fig. 4, the matrix consists of 2 parts: the first (upper) corresponds to the zone of structural deformation of the powder (1), the second (lower) to the end of the last stage of compaction (2).
Устройство для подачи жидкости расположено в верхней и нижней частях матрицы.A fluid supply device is located in the upper and lower parts of the matrix.
Верхняя часть состоит из внутреннего цилиндра (3), полости для жидкости (4) и внешней части матрицы (5), обеспечивающей герметизацию между двумя частями (1) и (2) (на фиг.4-7 не показано). Внутренний цилиндр (3) представляет собой полость матрицы, в которой происходит прессование порошка. Стенки цилиндра имеют симметричные сквозные каналы, образованные соприкасающимися коническими поверхностями шайб, соединяющие внутреннюю полость матрицы с полостью для жидкости (4). Размер, количество и форма каналов рассчитаны таким образом, чтобы исключить быстрое, самопроизвольное истечение жидкости.The upper part consists of an inner cylinder (3), a cavity for liquid (4) and the outer part of the matrix (5), which provides sealing between the two parts (1) and (2) (not shown in Figs. 4-7). The inner cylinder (3) is the cavity of the matrix in which the powder is pressed. The walls of the cylinder have symmetrical through channels formed by the contacting conical surfaces of the washers that connect the internal cavity of the matrix with the cavity for liquid (4). The size, quantity and shape of the channels are designed in such a way as to exclude the rapid, spontaneous outflow of liquid.
С одной стороны, прокладки капиллярно-пористого материала с размером пор 0,2÷0,01 мм предпочтительнее для пропитки, с другой стороны, они в большей степени забиваются прессуемым материалом, чем каналы на конических поверхностях шайб.On the one hand, gaskets of a capillary-porous material with a pore size of 0.2–0.01 mm are preferable for impregnation; on the other hand, they are more clogged by the pressed material than the channels on the conical surfaces of the washers.
Оптимальным будет конструкция, в которой каналы на конических поверхностях шайб и прокладки из капиллярно-пористого материала будут чередоваться.The optimal design will be in which the channels on the conical surfaces of the washers and gaskets of capillary-porous material will alternate.
Кольцевой поршень (6) имеет уплотнение, которое не позволяет жидкости вытекать из полости (4) вверх через зазор между полостью (4) и поршнем (6) (на фиг.4-7 не показано). Поршень (6) закреплен на верхнем пуансоне (7), причем прессующая поверхность пуансона и поршня находятся в одной горизонтальной плоскости (вариант 1).The annular piston (6) has a seal that prevents fluid from flowing out of the cavity (4) through the gap between the cavity (4) and the piston (6) (not shown in FIGS. 4-7). The piston (6) is mounted on the upper punch (7), and the pressing surface of the punch and piston are in the same horizontal plane (option 1).
Вариант 2. Прессующая поверхность пуансона выше, чем поршня. Жидкость подается на боковую поверхность порошкового материала раньше, чем его уплотнение.Option 2. The pressing surface of the punch is higher than the piston. The liquid is supplied to the side surface of the powder material earlier than its seal.
Вариант 3. Прессующая поверхность пуансона ниже, чем поршня. Жидкость подается на боковую поверхность порошкового материала после начала его уплотнения. Этот вариант позволяет проводить одновременно выпрессовку и подачу жидкости на боковую поверхность образца.Option 3. The pressing surface of the punch is lower than the piston. The liquid is supplied to the side surface of the powder material after the start of its compaction. This option allows you to simultaneously press out and supply fluid to the side surface of the sample.
Внутренний цилиндр (3), образованный шайбами, имеет штоки, которые проходят через отверстия в верхней, вертикальной части поршня (6). Эти штоки позволяют опускать внутренний цилиндр (3) вместе с верхней, внешней частью матрицы (5) и удерживать его неподвижно относительно других частей матрицы во время прессования.The inner cylinder (3), formed by the washers, has rods that pass through holes in the upper, vertical part of the piston (6). These rods allow you to lower the inner cylinder (3) together with the upper, outer part of the matrix (5) and hold it motionless relative to other parts of the matrix during pressing.
Отверстия во внутреннем цилиндре (3), образованные соприкасающимися коническими поверхностями, расположены (варианты) «послойно», симметрично по окружности, друг под другом во всех «слоях» или с чередованием по «слоям».The holes in the inner cylinder (3), formed by contacting conical surfaces, are located (options) "layer by layer", symmetrically in a circle, under each other in all "layers" or alternating in "layers".
Угол наклона каналов в шайбах может быть:The angle of inclination of the channels in the washers can be:
- одинаковый (постоянный);- the same (permanent);
- переменный, увеличивающийся или уменьшающийся к низу цилиндра по некоторой зависимости;- variable, increasing or decreasing to the bottom of the cylinder according to some dependence;
- направленный вверх на первой шайбе, горизонтально - на второй шайбе, вниз - на остальных (фиг.7);- directed up on the first washer, horizontally - on the second washer, down - on the rest (Fig.7);
- произвольный.- arbitrary.
Работа устройства. На фиг.4, 7 изображена стадия засыпки порошка в рабочую полость матрицы. Верхняя часть матрицы (1) герметично соединена с нижней частью (2), исключающей самопроизвольное истечение жидкости из полости (4). После засыпки порошка в полость матрицы в полость (4) подают требуемое количество жидкости. Верхний пуансон (7) совместно с поршнем (6) опускают вниз. Скорость перемещения верхнего пуансона (7) и поршня (6) одинаковы (вариант 1), фиг.6, правая сторона. Это позволяет продавливать жидкость из полости (4) под давлением в матрицу, заполненную порошком.The operation of the device. Figure 4, 7 shows the stage of filling the powder into the working cavity of the matrix. The upper part of the matrix (1) is hermetically connected to the lower part (2), which excludes spontaneous outflow of fluid from the cavity (4). After filling the powder into the cavity of the matrix, the required amount of liquid is supplied into the cavity (4). The upper punch (7) together with the piston (6) is lowered down. The speed of movement of the upper punch (7) and the piston (6) are the same (option 1), Fig.6, the right side. This allows forcing fluid from the cavity (4) under pressure into a matrix filled with powder.
Скорость перемещения верхнего пуансона (7) и поршня (6) не одинаковы (вариант 2). Глубина погружения поршня соответствует введению требуемого количества жидкости, ход поршня меньше (hi), чем высота верхней части матрицы, фиг.6.The speed of movement of the upper punch (7) and the piston (6) are not the same (option 2). The piston immersion depth corresponds to the introduction of the required amount of fluid, the piston stroke is less (hi) than the height of the upper part of the matrix, Fig.6.
Неполное опускание пуансона (6) создает жидкую прослойку между боковой поверхностью спрессованного образца и стенкой матрицы. Эта прослойка уменьшает внешнее трение при выпрессовывании образца.Incomplete lowering of the punch (6) creates a liquid layer between the lateral surface of the compressed sample and the matrix wall. This layer reduces external friction when pressing out the sample.
На фиг.5 начало движения пуансона - слева и окончание стадии прессования - справа (вариант 3). Скорость движения верхнего пуансона меньше, чем скорость движения поршня (6), но заканчивают они свое движение одновременно. Жидкость под давлением проходит между стенками матрицы, порошком и спрессованным образцом. Слой жидкости между стенками матрицы и порошком значительно уменьшает внешнее трение.In Fig. 5, the beginning of the movement of the punch is on the left and the end of the pressing stage is on the right (option 3). The speed of the upper punch is less than the speed of the piston (6), but they end their movement at the same time. Liquid under pressure passes between the walls of the matrix, the powder and the compressed sample. A layer of fluid between the walls of the matrix and the powder significantly reduces external friction.
Жидкость, проходящая через засыпанный, уплотняемый порошок, уменьшает межчастичное трение, частично растворяет пластификатор, смывает его с поверхности гранул, способствует приложенной нагрузке, частично разрушит гранулы и выводит пластификатор из объема прессовки.The liquid passing through the poured, compacted powder reduces interparticle friction, partially dissolves the plasticizer, rinses it off the surface of the granules, contributes to the applied load, partially destroys the granules and removes the plasticizer from the pressing volume.
Жидкость, прошедшая через порошок и зазор между нижний матрицей (2) и пуансоном (8), поступает в приемную чашу (9). Чаша (9) закреплена на нижнем пуансоне и снабжена устройством (не показано) для удаления жидкости.The fluid passing through the powder and the gap between the lower matrix (2) and the punch (8) enters the receiving bowl (9). The bowl (9) is mounted on the lower punch and is equipped with a device (not shown) for removing liquid.
Этап выпрессовывания образца.The stage of extruding the sample.
По способу прессования (вариант 1) одновременно с подъемом верхней части матрицы (1) поднимают часть шайб (3), находящихся в верхней части матрицы. Это позволяет поршню (6), при выпрессовывании, подать жидкость на боковые поверхности образца и матрицы, сохраняя при этом герметичность по отношению к шайбам (3), оставшимся в нижней части матрицы. Выпрессовывание происходит в присутствии жидкости, встречное движения элементов (6) и (3, 5) обеспечивают удерживающие их штоки. Для подъема штоков достаточно снабдить их поворотным механизмом и эксцентриком.According to the pressing method (option 1), along with the lifting of the upper part of the die (1), part of the washers (3) located in the upper part of the die are lifted. This allows the piston (6), when extruding, to supply fluid to the side surfaces of the sample and matrix, while maintaining tightness with respect to the washers (3) remaining in the lower part of the matrix. Pressing out occurs in the presence of a liquid, the oncoming movements of the elements (6) and (3, 5) provide holding rods. To raise the rods, it is enough to equip them with a rotary mechanism and an eccentric.
По способу прессования (вариант 2) выпрессовывание проводят, поднимая одновременно верхний и нижний пуансоны, а в это время поршень (6) опускается вниз и подает на боковую поверхность образца, пуансонов и внутреннюю поверхность матрицы жидкость.According to the pressing method (option 2), the extrusion is carried out by lifting the upper and lower punches at the same time, and at this time the piston (6) drops down and delivers liquid to the side surface of the sample, punches and the inner surface of the matrix.
Возможны следующие варианты конструкции.The following design options are possible.
Кольцевой поршень (6) имеет возможность перемещения в вертикальном направлении (регулировки) относительно верхнего пуансона (7). Это позволяет регулировать момент подачи жидкости в полость матрицы при прессовании: одновременно, до уплотнения, после уплотнения верхнего слоя засыпанного порошка.The annular piston (6) has the ability to move in the vertical direction (adjustment) relative to the upper punch (7). This allows you to adjust the moment of fluid supply into the cavity of the matrix during pressing: at the same time, before compaction, after compaction of the upper layer of the powdered powder.
Приемная чаша (9) имеет возможность перемещения в вертикальном направлении (регулировки) относительно нижнего пуансона (8).The receiving bowl (9) has the ability to move in the vertical direction (adjustment) relative to the lower punch (8).
Если необходимо вводить жидкость в количествах меньших чем, объем полости (4), тогда в конструкцию дополнительно вставляют регулировочные кольца, изменяющие объем полости (высоту полости 4), и поднимают поршень (6) на соответствующую высоту. В этом случае на штоки (на чертежах оси) поршня надевают пружины (не показаны), которые позволяют ему при упоре в регулировочное кольцо смещаться вдоль оси верхнего пуансона (7) до тех пор, пока пуансон не опустится до нижней точки прессования.If it is necessary to introduce liquid in amounts less than the volume of the cavity (4), then the adjusting rings that change the volume of the cavity (cavity height 4) are additionally inserted into the structure and the piston (6) is raised to the appropriate height. In this case, springs (not shown) are put on the piston rods (in the axis drawings), which allow it to move along the axis of the upper punch (7) when it stops against the adjusting ring until the punch drops to the lower pressing point.
Если необходимо увеличить давление подаваемой жидкости, то в этом случае (варианте) поршень (6) не закрепляют на верхнем, прессующем пуансоне (7), а через штоки поршня подают дополнительную нагрузку, необходимую для достижения требуемого давления жидкости. В этом случае для контроля и измерения давления жидкости в боковой поверхности верхней, внешней части матрицы (5) устанавливают датчик давления (не показан).If it is necessary to increase the pressure of the supplied fluid, then in this case (variant) the piston (6) is not fixed on the upper pressing punch (7), and an additional load is applied through the piston rods necessary to achieve the required fluid pressure. In this case, to control and measure the pressure of the liquid in the side surface of the upper, outer part of the matrix (5), a pressure sensor (not shown) is installed.
В качестве второго варианта конструкции - расположение шайб (3) и полости (4) только на верхней матрице (5).As a second design option, the location of the washers (3) and the cavity (4) only on the upper matrix (5).
В качестве третьего варианта конструкции - расположение шайб (3) и полости (4) только на нижней матрице (5).As a third design option, the arrangement of the washers (3) and the cavity (4) only on the lower matrix (5).
Пример 4. Получение пористого спеченного каркаса вольфрама для последующей пропитки.Example 4. Obtaining a porous sintered tungsten skeleton for subsequent impregnation.
Порошок вольфрама засыпали в полость (3), проводили уплотнение с одновременной подачей этанола. Глубина погружения элемента устройства (6) равна высоте верхней части матрицы. В момент выпрессовывания элемент (6) опускается до конца камеры (4), что существенно, на 56% снижает усилие на выпрессовывание изделия.Tungsten powder was poured into the cavity (3), densification was carried out with the simultaneous supply of ethanol. The immersion depth of the element of the device (6) is equal to the height of the upper part of the matrix. At the time of extrusion, the element (6) drops to the end of the chamber (4), which significantly, by 56% reduces the effort to extrude the product.
Устройство содержит набор шайб (3) и полость (4) только на верхней матрице (5). Шайбы (3) чередуются: верхняя с проточенными каналами, следующая из КПМ и т.д.The device contains a set of washers (3) and a cavity (4) only on the upper matrix (5). The washers (3) alternate: the upper with grooved channels, the next from the CPM, etc.
Шайбы из спеченного вольфрам-медного композита, толщиной 5,0 мм. Угол наклона 30°.Sintered tungsten-copper composite washers, 5.0 mm thick. Tilt angle 30 °.
КПМ - микросферы вольфрама, диаметром 0,1 мм, закреплены на конической поверхности с одной стороны шайб с помощью клея.KPM - tungsten microspheres with a diameter of 0.1 mm are mounted on a conical surface on one side of the washers with glue.
Коническую поверхность смазывали тонким слоем клея, после чего шайбу окунали в емкость с микросферами вольфрама. После высыхания получали систему перовых каналов расчетного диаметра. Для расчета можно воспользоваться фиг.2 и описанием в источнике информации [А.В.Лыков. /Тепломассобмен. Справочник. М.: Энергия, 1978. с 291].The conical surface was smeared with a thin layer of glue, after which the washer was dipped into a container with tungsten microspheres. After drying, a system of feather channels of the calculated diameter was obtained. For calculation, you can use figure 2 and the description in the source of information [A.V. Lykov. / Heat and mass transfer. Directory. M.: Energy, 1978. with 291].
Пример 5. Пропитка раствором соли.Example 5. Impregnation with a salt solution.
Порошок вольфрама с размером частиц 3÷6 мкм засыпали в полость (3), проводили уплотнение с одновременной подачей раствора азотнокислого иттрия. Глубина погружения элемента устройства (6) равна h1, т.е. высоте верхней части матрицы.Tungsten powder with a particle size of 3 ÷ 6 μm was poured into the cavity (3), densification was carried out with the simultaneous supply of a solution of yttrium nitrate. The immersion depth of the element of the device (6) is equal to h 1 , i.e. height of the upper part of the matrix.
Степень пропитки по сравнению со способом прототипом увеличена на 43%.The degree of impregnation compared with the prototype method is increased by 43%.
Устройство содержит набор шайб (3) и полость (4) только на верхней матрице (5). Шайбы (3) чередуются: верхняя с проточенными каналами, следующая из КПМ и т.д.The device contains a set of washers (3) and a cavity (4) only on the upper matrix (5). The washers (3) alternate: the upper with grooved channels, the next from the CPM, etc.
Шайбы из спеченного вольфрам-медного композита, толщиной 5,0 мм, с проточкой на одной конической поверхности. Угол наклона 45°.Washers made of sintered tungsten-copper composite, 5.0 mm thick, with a groove on one conical surface. Tilt angle 45 °.
Шайбы из КПМ, толщиной 5,0 мм. Угол наклона 45°.KPM washers, 5.0 mm thick. Tilt angle 45 °.
Капиллярно-пористая прокладка - спеченный вольфрам - медный ППМ [Пористые проницаемые материалы /Справочник под ред. С.В.Белова, М.: Металлургия, 1987. с.171-174].Capillary-porous gasket - sintered tungsten - copper PPM [Porous permeable materials / Handbook, ed. S.V. Belova, Moscow: Metallurgy, 1987. S. 171-174].
Пример 6. Электродный материал - смесь порошка вольфрама, с размером частиц 3÷6 мкм, в количестве 96 мас.% и порошка оксида иттрия с размером частиц менее 2,0 мкм, в количестве 4 мас.%, пластифицированных 2% раствором ПЭГ в этаноле, в количестве 5 мас.% от массы сухой смеси. Это составляет 0,965 г ПЭГ на 19,3 г вольфрама. Смесь засыпали в пресс-форму и прессовали при введении этанола, в количестве 40% от объема пор.Example 6. The electrode material is a mixture of tungsten powder, with a particle size of 3 ÷ 6 microns, in an amount of 96 wt.% And yttrium oxide powder with a particle size of less than 2.0 microns, in an amount of 4 wt.%, Plasticized with a 2% PEG solution in ethanol, in an amount of 5 wt.% by weight of the dry mixture. This amounts to 0.965 g of PEG per 19.3 g of tungsten. The mixture was poured into the mold and pressed with the introduction of ethanol, in an amount of 40% of the pore volume.
Схема устройства представлена на фиг.7.The device diagram is presented in Fig.7.
Устройство содержит шайбы из спеченного твердого сплава ВК10, толщиной 5,0 мм, с проточкой на одной конической поверхности. Угол наклона 45°.The device contains washers from sintered hard alloy VK10, a thickness of 5.0 mm, with a groove on one conical surface. Tilt angle 45 °.
Степень отмывки ПЭГ по сравнению со способом прототипом увеличилась на 74%. Отмывку пластификатора определяли по убыли веса после сушки прессовки при 90°С. Убыль веса равна количеству отмытого пластификатора.The degree of washing PEG compared with the prototype method increased by 74%. The washing of the plasticizer was determined by weight loss after drying the compact at 90 ° C. Weight loss is equal to the amount of plasticizer washed.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124437/02A RU2323803C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Way of wet pressing and device for its realizing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124437/02A RU2323803C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Way of wet pressing and device for its realizing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006124437A RU2006124437A (en) | 2008-01-20 |
| RU2323803C1 true RU2323803C1 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=39108239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006124437/02A RU2323803C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Way of wet pressing and device for its realizing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2323803C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476293C2 (en) * | 2011-04-21 | 2013-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of forming powder materials with liophobic fluid and device to this end |
-
2006
- 2006-07-10 RU RU2006124437/02A patent/RU2323803C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476293C2 (en) * | 2011-04-21 | 2013-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of forming powder materials with liophobic fluid and device to this end |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006124437A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102086022B (en) | Forming device of extruded type micro explosive column | |
| CA2202679C (en) | Compacted medicament supply for generating inhalable medicament particles | |
| Oberacker | Powder compaction by dry pressing | |
| KR20190126910A (en) | Method and system for additive manufacturing using powder material | |
| RU2323803C1 (en) | Way of wet pressing and device for its realizing | |
| CN1907642A (en) | Self gas permeability metal die and manufacture method and application thereof | |
| JPS6258281B2 (en) | ||
| RU2321474C1 (en) | Wet pressing method and apparatus for performing it | |
| CN210148350U (en) | Extrusion nozzle based on 3D printing biomedical ceramic material | |
| CN103962014A (en) | Manufacturing method of honeycombed bundling-hole hollow plate type ceramic overall film component | |
| US4396572A (en) | Support for porous barriers made of baked ceramic material | |
| EP1281494A2 (en) | Mould for pressing ceramic tiles, in particular large-dimension slabs | |
| RU2469859C1 (en) | Hollow items pressing device | |
| CN1283541A (en) | Method and mould for mfg. end-enclosed ceramic tube | |
| CN209439440U (en) | The floating of Ti electrode hydraulic press forms electrohydraulic control system | |
| CN203541522U (en) | Thin-wall powder metallurgy forming die | |
| RU2275274C1 (en) | Powder material pressing method and apparatus for performing the same | |
| CN207522413U (en) | For the automatic ration filler device of ceramic grinding body manufacturing machine mold | |
| US2728619A (en) | Heavy duty porous chambered bearing | |
| RU2442674C1 (en) | The method of wet pressing and the equipment for its implementation (variants) | |
| JPS5816283B2 (en) | How to make the most of your time | |
| US3457606A (en) | Injection moulding apparatus | |
| RU2476293C2 (en) | Method of forming powder materials with liophobic fluid and device to this end | |
| CN103624254B (en) | A kind of thin wall powder metallurgy forming mould and forming method | |
| BE896207A (en) | Use of solid elastic mould cores - for consolidating particulate materials to obtain progressive uniform multiaxial stress distribution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150711 |