RU2347645C1 - Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials - Google Patents

Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials Download PDF

Info

Publication number
RU2347645C1
RU2347645C1 RU2007118533/02A RU2007118533A RU2347645C1 RU 2347645 C1 RU2347645 C1 RU 2347645C1 RU 2007118533/02 A RU2007118533/02 A RU 2007118533/02A RU 2007118533 A RU2007118533 A RU 2007118533A RU 2347645 C1 RU2347645 C1 RU 2347645C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
wire
spring
protrusions
powder
Prior art date
Application number
RU2007118533/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007118533A (en
Inventor
Александр Георгиевич Сучков (RU)
Александр Георгиевич Сучков
Original Assignee
Александр Георгиевич Сучков
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 Александр Георгиевич Сучков filed Critical Александр Георгиевич Сучков
Priority to RU2007118533/02A priority Critical patent/RU2347645C1/en
Publication of RU2007118533A publication Critical patent/RU2007118533A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347645C1 publication Critical patent/RU2347645C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: simultaneously there are performed forming of hollow casing from band, filling casing with powder material and inserting wire into its cavity. Oscillations of ultrasonic frequency are transmitted to wire; by means of screwing the wire is shaped into a spring. Projections with height exceeding diameter of wire are formed on coils of the spring or on wire.
EFFECT: facilitating control of impregnation degree and uniformity of item impregnation at increased diameter.
9 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в машиностроении.The invention relates to the field of powder metallurgy and can be used in various sectors of the economy, for example in mechanical engineering.

Известен способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов, включающий, последовательно проводимые изготовление оболочки из электропроводящего материала, загрузку порошка в оболочку и уплотнение его в радиальном направлении, осуществляемое импульсным магнитным полем при периодическом чередовании операции уплотнения порошка с перемещением оболочки в направлении, перпендикулярном усилию прессования [1].A known method of forming long products from powder materials, including, sequentially carried out the manufacture of a shell of an electrically conductive material, loading the powder into the shell and compacting it in the radial direction, carried out by a pulsed magnetic field during periodic alternation of the powder compaction operation with the movement of the shell in a direction perpendicular to the pressing force [ one].

Основным недостатком этого способа является его низкая производительность, которая обусловлена необходимостью предварительного изготовления оболочки (резка заготовки в виде трубы на отрезки необходимой длины), периодически-порционной загрузкой порошка в оболочку и периодическим уплотнением порошка в оболочке, осуществляемым импульсным магнитным полем.The main disadvantage of this method is its low productivity, which is due to the need for pre-fabrication of the shell (cutting a workpiece in the form of a pipe into segments of the required length), periodically-batch loading of the powder into the shell and periodic compaction of the powder in the shell by a pulsed magnetic field.

Известен также способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов, при осуществлении которого, на подготовительном этапе процесса, оболочку изготавливают из ленты, а заполнение ее полости порошком совмещают во времени с изготовлением оболочки и при этом в полость оболочки вводят длинномерный армирующий элемент в виде проволоки. На заключительном же этапе процесса оболочку подогревают, обжимают ее в радиальном направлении и подвергают термической обработке [2].There is also known a method of forming lengthy products from powder materials, during which, at the preparatory stage of the process, the shell is made of tape, and filling its cavity with powder is combined in time with the manufacture of the shell, and a long reinforcing element in the form of a wire is introduced into the cavity of the shell. At the final stage of the process, the shell is heated, squeezed in the radial direction and subjected to heat treatment [2].

Однако данный способ, являясь более производительным, нежели выше охарактеризованный, имеет несколько существенных недостатков.However, this method, being more productive than the one described above, has several significant drawbacks.

Во-первых, это не достаточно высокая скорость заполнения оболочки порошком, поскольку в полость оболочки порошок поступает самотеком, т.е. ссыпается в нее без какого-либо внешнего воздействия на него. Результатом этого является не максимально возможная производительность процесса.Firstly, this is not a sufficiently high rate of filling the shell with powder, since the powder enters the cavity of the shell by gravity, i.e. poured into it without any external impact on it. The result is not the highest possible process performance.

Во-вторых, это отсутствие какого-либо внешнего воздействия на порошок, уже находящийся в оболочке, вследствие чего на стадии заполнения оболочки порошком его уплотнение происходит только под действием собственного веса, а это отрицательно сказывается на пористости конечного продукта и на равномерности его пропитки, т.е. на качестве готового изделия.Secondly, this is the absence of any external effect on the powder already in the shell, as a result of which, at the stage of filling the shell with powder, its compaction occurs only under the influence of its own weight, and this negatively affects the porosity of the final product and the uniformity of its impregnation, t .e. on the quality of the finished product.

В-третьих, это ограничение сортамента получаемых изделий по диаметру (диаметр не более 15 мм), которое является следствием использования прямолинейного армирующего элемента в виде единственной проволоки. При изготовлении изделий большого диаметра (например, более 20 мм) одна проволока, вследствие значительного расстояния между ее поверхностью и стенкой оболочки, не обеспечивает достаточной степени равномерности пропитки изделия.Thirdly, this is a limitation of the assortment of the resulting products in diameter (diameter not more than 15 mm), which is a consequence of the use of a rectilinear reinforcing element in the form of a single wire. In the manufacture of articles of large diameter (for example, more than 20 mm), one wire, due to the significant distance between its surface and the wall of the shell, does not provide a sufficient degree of uniformity in the impregnation of the product.

В-четвертых, это ограничение сортамента получаемых изделий по количеству материалов, которыми может быть пропитан порошок. В известном способе это два металла: оболочки и армирующего элемента.Fourth, this is a limitation of the assortment of products obtained by the number of materials with which the powder can be impregnated. In the known method, these are two metals: shell and reinforcing element.

Кроме этого известен способ формования длинномерных изделий из порошковых материалов, который за счет использования энергии ультразвуковых колебаний и армирующего элемента в виде двух проволок не имеет вышеперечисленных недостатков.In addition, a known method of forming lengthy products from powder materials, which due to the use of the energy of ultrasonic vibrations and a reinforcing element in the form of two wires does not have the above disadvantages.

Согласно этому способу, включающему формирование цилиндрической оболочки и загрузку в ее полость порошка, выполнение которых осуществляют посредством вращательно-поступательного перемещения ленты через горловину заполненной порошком воронки и с одновременным введением в полость оболочки в направлении ее поступательного движения армирующего элемента из проволоки, для повышения качества готового изделия и производительности процесса, армирующий элемент образовывают двумя проволоками и воздействуют на него и на порошок, заполняющий воронку, энергией ультразвуковых колебаний, причем одной из проволок армирующего элемента придают форму пружины и сообщают ей вращательное движение [3].According to this method, which includes the formation of a cylindrical shell and loading powder into its cavity, the implementation of which is carried out by rotational-translational movement of the tape through the neck of a funnel filled with powder and simultaneously introducing a reinforcing element from the wire into the cavity of the shell in the direction of its translational movement, to improve the quality of the finished product products and process performance, the reinforcing element is formed by two wires and act on it and on the powder, filling funnel, the ultrasonic vibration energy, wherein one of the wires of the reinforcing member attached to the spring shape and tell her rotational movement [3].

Однако и данный способ, который является наиболее близким к предлагаемому и принят в качестве прототипа, имеет два существенных недостатка.However, this method, which is the closest to the proposed and adopted as a prototype, has two significant drawbacks.

Первый из них заключается в том, что с увеличением диаметра изготавливаемых изделий (например, с 30 мм до 50 мм), что является весьма актуальным, величина расстояния между витками пружины и внутренней поверхностью оболочки возрастает и, следовательно, на этом участке снижается степень равномерности пропитки изделия. Аналогичное явление наблюдается и на участке между внутренней поверхностью пружины и осью оболочки.The first of these is that with an increase in the diameter of the manufactured products (for example, from 30 mm to 50 mm), which is very relevant, the distance between the coil of the spring and the inner surface of the shell increases and, therefore, the degree of uniformity of the impregnation decreases products. A similar phenomenon is observed in the area between the inner surface of the spring and the axis of the shell.

Второй же недостаток этого способа взаимосвязан с его технологическими возможностями и заключается в том, что он позволяет регулировать степень пропитки изделия материалом армирующего элемента только за счет изменения диаметра используемой проволоки и изменения расстояния между витками пружины.The second disadvantage of this method is interconnected with its technological capabilities and lies in the fact that it allows you to adjust the degree of impregnation of the product with the material of the reinforcing element only by changing the diameter of the wire used and changing the distance between the spring coils.

Вследствие этих недостатков данный способ может быть охарактеризован как имеющий ограничения в технологических возможностях и в сортаменте изготавливаемых изделий по диаметру.Due to these disadvantages, this method can be characterized as having limitations in technological capabilities and in the range of manufactured products in diameter.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение технологических возможностей и увеличение сортамента изготавливаемых изделий.The technical problem to which the invention is directed is to expand technological capabilities and increase the range of manufactured products.

Для решения поставленной задачи в способе ультразвукового формования длинномерных изделий из порошковых материалов, включающем, одновременно выполняемые формирование из ленты полой оболочки, заполнение оболочки порошковым материалом и введение в ее полость проволоки, которой сообщают колебания ультразвуковой частоты и посредством закручивания придают вид пружины, согласно изобретению, на витках пружины формируют выступы.To solve the problem in a method of ultrasonic molding of long products from powder materials, including simultaneously forming a hollow shell from a tape, filling the shell with powder material and introducing wire into its cavity, which is informed by ultrasonic frequency vibrations and by means of twisting, it gives the appearance of a spring, according to the invention, on the coils of the spring form protrusions.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:The solution of the problem also contributes to the fact that:

- формирование выступов осуществляют преимущественно одновременно с закручиванием проволоки в пружину;- the formation of the protrusions is carried out mainly simultaneously with the twisting of the wire into the spring;

- формирование выступов проводят в плоскости, преимущественно перпендикулярной к продольной оси оболочки;- the formation of the protrusions is carried out in a plane, mainly perpendicular to the longitudinal axis of the shell;

- формирование выступов проводят преимущественно на каждом витке пружины;- the formation of the protrusions is carried out mainly on each coil of the spring;

- на витке пружины формируют, по меньшей мере, один выступ;- at least one protrusion is formed on the coil of the spring;

- выступ формируют так, чтобы его вершина была обращена к продольной оси симметрии оболочки или к ее внутренней поверхности;- the protrusion is formed so that its vertex is facing the longitudinal axis of symmetry of the shell or to its inner surface;

- выступы формируют так, чтобы их вершины были обращены в одну или в разные стороны;- the protrusions are formed so that their vertices are turned in one or in different directions;

- выступы формируют с одинаковой и/или с разной формой;- protrusions form with the same and / or with a different shape;

- выступы формируют с одинаковыми и/или с разными размерами;- the protrusions form with the same and / or with different sizes;

- выступ формируют с высотой, преимущественно превышающей величину диаметра проволоки.- the protrusion is formed with a height mainly exceeding the diameter of the wire.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг.1 - представлено устройство, посредством которого предлагаемый способ реализуется в любом из возможных вариантов его осуществления;figure 1 - shows the device by which the proposed method is implemented in any of the possible options for its implementation;

на фиг.2-4 - представлено сечение по А-А на фиг.1 и показана последовательность формирования выступов;figure 2-4 shows a section along aa in figure 1 and shows the sequence of formation of the protrusions;

на фиг.5-11 - представлены варианты выполнения выступов (для упрощения восприятия форм выступов витки пружины условно показаны прямолинейными).Figures 5-11 show embodiments of protrusions (to simplify the perception of the shape of the protrusions, the spring coils are conventionally shown to be linear).

Предлагаемый способ может быть осуществлен устройством для ультразвукового формования длинномерных изделий из порошковых материалов 1, которое (см. фиг.1) включает средство формирования из ленты 2 полой цилиндрической оболочки 3, состоящее из конической воронки 4 и механизма (на чертежах на показан) протягивания ленты через горловину 5 воронки, т.е. через цилиндрическое отверстие, и механизм подачи в полость оболочки длинномерного армирующего элемента из проволоки 6, которой придают вид пружины 7.The proposed method can be implemented by a device for ultrasonic molding of long products from powder materials 1, which (see Fig. 1) includes means for forming a hollow cylindrical shell 3 from a tape 2, consisting of a conical funnel 4 and a mechanism (in the drawings shown) for pulling the tape through the neck 5 of the funnel, i.e. through a cylindrical hole, and the feed mechanism into the cavity of the shell of a long reinforcing element of wire 6, which give the form of a spring 7.

Механизм подачи пружины образован, соосно расположенными, ведущим 8 и ведомым 9 роликами и приводом, состоящим из электродвигателя 10 и источника 11 ультразвуковых колебаний. Ведущий 8 и ведомый ролики 9, имеющие цилиндрическую форму, выполнены (см. фиг.2) соответственно с продольными углублениями 12 и с продольными буртиками 13, которые при вращении роликов совмещаются между собой и формируют (см. Фиг.3) на витках пружины 7 выступы 14, отделенные один от другого радиусными участками 15. Углубления 12 и буртики 13 могут иметь самые разнообразные формы, габаритные размеры и любые варианты их расположения, но при этом они обязательно должны обеспечивать выступам 14 некоторую высоту, которая в своем минимальном значении должна быть больше диаметра используемой проволоки. Оптимальным же представляется такой случай, когда высота выступа в несколько раз превышает диаметр используемой проволоки.The spring feed mechanism is formed, coaxially arranged, leading 8 and driven 9 rollers and a drive consisting of an electric motor 10 and a source 11 of ultrasonic vibrations. The leading 8 and driven rollers 9, having a cylindrical shape, are made (see FIG. 2), respectively, with longitudinal recesses 12 and with longitudinal beads 13, which, when the rollers rotate, are combined with each other and form (see FIG. 3) on the spring turns 7 the protrusions 14, separated from each other by radius sections 15. The recesses 12 and the flanges 13 can have a wide variety of shapes, dimensions and any options for their location, but they must necessarily provide the protrusions 14 with a certain height, which in its minimum value should and be larger than the diameter of the wire used. The optimal case is when the height of the protrusion is several times the diameter of the wire used.

Источник ультразвуковых колебаний 11, расположенный в корпусе 16, образован трансформатором 17 направления колебаний, выполненным в виде диска, и ультразвуковыми преобразователями 18, например пьезокерамическими. Излучающее звено 19 трансформатора направления колебаний жестко соединено с волноводом 20 ведущего ролика 8. Они представляют собой стержневой ультразвуковой инструмент, выполнены как единое целое и изготовлены из титанового сплава. Трансформатор 17 направления колебаний, его излучающее звено 19 и волновод 20, установленный по оси симметрии воронки 4 и непосредственно над ее горловиной 5, выполнены со сквозным осевым отверстием 21, предопределяющим возможность образования армирующего элемента двумя проволоками. Для реализации этой возможности устройство должно иметь второй механизм подачи данной проволоки. Источник 11 ультразвуковых колебаний, установленный с возможностью вращения вокруг своей продольной оси и возвратно-поступательного движения вдоль нее, и электродвигатель 10 взаимосвязаны между собой посредством шестеренок 22, 23 и 24.The source of ultrasonic vibrations 11, located in the housing 16, is formed by a transformer 17 of the direction of oscillation, made in the form of a disk, and ultrasonic transducers 18, for example piezoceramic. The radiating link 19 of the oscillation direction transformer is rigidly connected to the waveguide 20 of the driving roller 8. They are a rod-type ultrasonic instrument, made as a whole and made of a titanium alloy. The transformer 17 of the direction of oscillation, its radiating link 19 and the waveguide 20, mounted along the symmetry axis of the funnel 4 and directly above its neck 5, are made with a through axial hole 21, which determines the possibility of the formation of a reinforcing element with two wires. To implement this feature, the device must have a second feed mechanism for this wire. An ultrasonic oscillation source 11 mounted rotatably around its longitudinal axis and reciprocating along it, and an electric motor 10 are interconnected by means of gears 22, 23 and 24.

Ведомый ролик 9, изготовленный, например, из текстолита, посредством стоек 25 и кронштейна 26 закреплен на воронке 4 и установлен с возможностью жесткой фиксации в рабочем положении (винты фиксации на чертежах не показаны) и перемещения в направлениях, перпендикулярном и параллельном по отношению к оси симметрии воронки.The driven roller 9, made, for example, of textolite, is mounted on the funnel 4 by means of struts 25 and bracket 26 and is mounted with the possibility of rigid fixation in the working position (fixing screws are not shown in the drawings) and moving in directions perpendicular and parallel to the axis funnel symmetry.

Предлагаемый способ ультразвукового формования длинномерных изделий из порошковых материалов, в его общем виде и в варианте образования армирующего элемента одной проволокой и придания ей вида пружины, осуществляется следующим образом.The proposed method for ultrasonic molding of long products from powder materials, in its general form and in the form of forming a reinforcing element with one wire and giving it the appearance of a spring, is as follows.

Сначала производят подготовку устройства к работе. Для этого в горловину 5 воронки 4 через прямоугольное отверстие (на фиг.1 позицией не обозначено), выполненное в боковой стенке воронки, вставляют тонкую металлическую ленту 2 и сворачивают ее по спирали, образуя первые витки цилиндрической оболочки 3, которые вводят в горловину 5 воронки и пропускают через нее. Затем, подрезая конец ленты, выравнивают торец оболочки 3 и закрывают его крышкой 27. Потом ведомый 9 ролик отводят в сторону от ведущего ролика 8, излучающий торец волновода 20 которого устанавливают на некотором, экспериментально определяемом, расстоянии от горловины 5 воронки 4. После этого в полость воронки через круглое отверстие, выполненное в ее стенке (на фиг.1 позицией не обозначено), вводят тонкую проволоку 6. При этом свободный конец проволоки (см. фиг.2) располагают между ведущим 8 и ведомым 9 роликами и рукой обжимают его по поверхности ведущего ролика. Затем ведомый ролик (см. фиг.3) посредством стоек 25 прижимают к ведущему ролику и жестко фиксируют его положение. В результате такого перемещения буртик 13 ведомого ролика 9 вдавливает проволоку 6 в углубление 12 ведущего ролика 8 и образует на ней первый выступ 14 будущей пружины. После этого на некоторое время, необходимое для того, чтобы пружина 7 своим концом соприкоснулась с дном крышки 27, включают электродвигатель 10. Вследствие этого вращения на ведущем ролике 8 (см. фиг.4) образуются первые витки пружины 7, оснащенные соответствующими выступами 14, которые обращены в одну сторону, выполнены с одинаковыми формой и размерами, ориентированы в плоскости, перпендикулярной к продольной оси оболочки, отделены один от другого радиусными участками 15 и имеют высоту, превышающую диаметр проволоки 6. Затем полость воронки 4 заполняют необходимым и заранее рассчитанным количеством порошка 1, чем и заканчивается подготовка устройства к работе.First, prepare the device for operation. To do this, in the neck 5 of the funnel 4 through a rectangular hole (not indicated by figure 1) made in the side wall of the funnel, insert a thin metal strip 2 and twist it in a spiral, forming the first turns of a cylindrical shell 3, which are introduced into the neck 5 of the funnel and pass through it. Then, cutting the end of the tape, align the end of the shell 3 and close it with the lid 27. Then the driven 9 roller is moved away from the driving roller 8, the radiating end of the waveguide 20 of which is installed at some experimentally determined distance from the neck 5 of the funnel 4. After that, the cavity of the funnel through a round hole made in its wall (not indicated by figure 1), enter a thin wire 6. In this case, the free end of the wire (see figure 2) is placed between the leading 8 and the driven 9 rollers and hand squeeze it along surface riding roller. Then the driven roller (see figure 3) by means of racks 25 is pressed against the leading roller and rigidly fix its position. As a result of this movement, the shoulder 13 of the driven roller 9 presses the wire 6 into the recess 12 of the driving roller 8 and forms on it the first protrusion 14 of the future spring. After that, for a while, necessary for the spring 7 to touch the bottom of the cover 27 with its end, turn on the electric motor 10. As a result of this rotation, the first turns of the spring 7, equipped with the corresponding protrusions 14, are formed on the drive roller 8 (see Fig. 4). which are turned in one direction, made with the same shape and size, oriented in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shell, separated from each other by radius sections 15 and have a height exceeding the diameter of the wire 6. Then the cavity of the funnel 4 for fill with the necessary and pre-calculated amount of powder 1, which completes the preparation of the device for operation.

Для последующего осуществления процесса формования длинномерной заготовки сначала включают ультразвуковой генератор (на чертежах не показан), к которому подсоединены ультразвуковые преобразователи 18, а затем - электродвигатель 10 и механизм протягивания ленты 2 через горловину 5 воронки 4. В результате этого лента 2 сворачивается по спирали, образуя оболочку 3, заполненную порошком 1, который при входе в оболочку подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, совершаемых торцем волновода 20 ведущего ролика 8. В оболочке же порошок уплотняется за счет колебаний пружины 7, совершаемых ею (при ее вращательном и поступательном движениях) с ультразвуковой частотой, возбуждаемых в ней вследствие ее контакта с боковой поверхностью ведущего ролика 8, являющегося ультразвуковым инструментом.For the subsequent implementation of the process of forming a long workpiece, first turn on an ultrasonic generator (not shown), to which ultrasonic transducers 18 are connected, and then an electric motor 10 and a mechanism for pulling the tape 2 through the neck 5 of the funnel 4. As a result, the tape 2 is folded in a spiral, forming a shell 3 filled with powder 1, which at the entrance to the shell is exposed to ultrasonic vibrations by the end of the waveguide 20 of the driving roller 8. In the shell, the powder is densified It is due to the oscillations of the spring 7, performed by it (during its rotational and translational movements) with ultrasonic frequency, excited in it due to its contact with the side surface of the driving roller 8, which is an ultrasonic instrument.

При окончании процесса формования заготовки необходимой длины, о чем можно судить, например, по полному истечению порошка 1 из воронки 4, выключают ультразвуковой генератор и механизмы подачи ленты 2 и проволоки 6. После этого оболочку 3 и пружину 7 на участке, расположенном под горловиной 5 воронки 4, разрезают и на торец оболочки, выступающий из горловины воронки, устанавливают новую крышку 27. Затем в воронку 4 засыпают новую порцию порошка и начинают формовать очередную заготовку.At the end of the process of forming the workpiece of the required length, which can be judged, for example, by the complete expiration of the powder 1 from the funnel 4, the ultrasonic generator and the feeding mechanisms of the tape 2 and wire 6 are turned off. After that, the casing 3 and the spring 7 in the area located under the neck 5 funnels 4 are cut and a new lid 27 is installed on the end of the shell protruding from the neck of the funnel. Then, a new portion of the powder is poured into the funnel 4 and the next preform is formed.

Полученную же заготовку, снабдив ее предварительно крышкой (соответствующей по форме и размерам крышке 27), сначала нагревают (в случае необходимости) и обжимают в радиальном направлении, а затем подвергают термической обработке, в результате чего получают готовое изделие или же - полуфабрикат, поступающий на последующую обработку.The obtained preform, having previously provided it with a lid (corresponding to the shape and size of the lid 27), is first heated (if necessary) and crimped in the radial direction, and then subjected to heat treatment, as a result of which a finished product or a semi-finished product arriving at subsequent processing.

При осуществлении предлагаемого способа необходимо учитывать, что степень и равномерность пропитки порошка материалом армирующего элемента определяются (см. фиг.5-11) размером, формой, количеством, ориентацией и расположением выступов 14, которые могут быть самыми разнообразными и устанавливаются исходя из требований, предъявляемых к готовым изделиям. Достаточно оптимальной представляется пружина, выступы которой показаны на фиг.8 и 11.When implementing the proposed method, it is necessary to take into account that the degree and uniformity of the impregnation of the powder with the material of the reinforcing element is determined (see Figs. 5-11) by the size, shape, quantity, orientation and location of the protrusions 14, which can be very diverse and are set based on the requirements to finished products. A spring is quite optimal, the protrusions of which are shown in Figs. 8 and 11.

К другим примерам реализации предлагаемого способа следует отнести возможность формирования выступов на проволоке до того момента, когда ее начинают закручивать в пружину. Это требует некоторого конструктивного усложнения используемого оборудования, но предопределяет возможность расположения всех выступов пружины вдоль продольной оси оболочки или же расположения некоторой части из них вдоль оси оболочки, а другой части - перпендикулярно к ней, что в ряде случаев может оказаться весьма целесообразным.Other examples of the implementation of the proposed method include the possibility of forming protrusions on the wire until it starts to twist into a spring. This requires some structural complication of the equipment used, but it determines the possibility of arranging all the spring protrusions along the longitudinal axis of the shell or of arranging some part of them along the axis of the shell, and the other part perpendicular to it, which in some cases can be very practical.

Ниже приводится пример конкретного осуществления предлагаемого способа, не исключающий других вариантов его выполнения в объеме формулы изобретения.The following is an example of a specific implementation of the proposed method, not excluding other options for its implementation in the scope of the claims.

При подготовке устройства к работе в горловину 5 воронки 4, имеющей диаметр, равный 50,5 мм, вставляют медную ленту 2 (ширина 20 мм, толщина 0,25 мм) и вручную сообщают ей поступательное движение. В результате этого лента в направлении вращения против часовой стрелки сворачивается в спираль и образовывает первые витки цилиндрической оболочки 3. При этом введение ленты 2 регулируют и устанавливают таким, чтобы перекрытие кромок оболочки 3, имеющей внутренний диаметр, равный 50 мм, составляло 2 мм, а угол ее подъема был равен 60 градусам. Подачу ленты вручную осуществляют до тех пор, пока первый виток оболочки не выйдет за плоскость торца горловины 5 воронки. Затем, подрезая ножницами край ленты, выравнивают торец оболочки 3 и закрывают его крышкой 27.When preparing the device for operation, a copper tape 2 (width 20 mm, thickness 0.25 mm) is inserted into the neck 5 of the funnel 4, having a diameter equal to 50.5 mm, and the progressive movement is manually reported to it. As a result of this, the tape in the counterclockwise direction of rotation is folded into a spiral and forms the first turns of the cylindrical shell 3. In this case, the introduction of the tape 2 is adjusted and set so that the overlap of the edges of the shell 3 having an internal diameter equal to 50 mm is 2 mm, and the angle of its rise was equal to 60 degrees. The feed of the tape is carried out manually until the first turn of the shell extends beyond the plane of the end face of the neck 5 of the funnel. Then, cutting the edge of the tape with scissors, align the end face of the shell 3 and close it with a lid 27.

После этого, манипулируя расположением источника ультразвуковых колебаний 11, стоек 25 и кронштейна 26, производят установку ведущего 8 и ведомого 9 роликов. Для этого свободный (излучающий) торец волновода 20 (диаметр 14 мм, длина 115 мм) ведущего ролика 8 (диаметр 34 мм, длина 30 мм, углубление 8 мм) устанавливают от горловины 5 воронки 4 на расстоянии, составляющем 15 мм, а ведомый ролик 9 (диаметр 34 мм, длина 30 мм, высота буртика 8 мм) располагают таким образом, чтобы его геометрический центр с геометрическим центром волновода 20 лежал в одной плоскости, т.е. так, чтобы его нижний торец был расположен на участке между пучностью смещений и пучностью напряжений ультразвуковой волны, распространяющейся в волноводе.After that, manipulating the location of the source of ultrasonic vibrations 11, racks 25 and bracket 26, install the leading 8 and driven 9 rollers. For this, the free (radiating) end of the waveguide 20 (diameter 14 mm, length 115 mm) of the driving roller 8 (diameter 34 mm, length 30 mm, recess 8 mm) is installed from the neck 5 of the funnel 4 at a distance of 15 mm, and the driven roller 9 (diameter 34 mm, length 30 mm, shoulder height 8 mm) are positioned so that its geometric center with the geometric center of waveguide 20 lies in the same plane, i.e. so that its lower end is located between the antinode of displacements and the antinode of stresses of the ultrasonic wave propagating in the waveguide.

Затем в полость воронки 4 через отверстие, выполненное в ее стенке, вводят медную проволоку 6, имеющую диаметр, равный 2 мм. При этом свободный конец проволоки (см. фиг.2) располагают между ведущим 8 и ведомым 9 роликами и рукой обжимают его по поверхности ведущего ролика. Затем ведомый ролик (см. фиг.3) посредством стоек 25 прижимают к ведущему ролику и жестко фиксируют его положение. В результате такого перемещения буртик 13 ведомого ролика 9 вдавливает проволоку 6 в углубление 12 ведущего ролика 8 и образует на ней первый выступ 14 будущей пружины (внутренний диаметр радиусных участков 16 мм, шаг витков 6 мм). После этого на некоторое время, необходимое, для того чтобы пружина 7 своим концом соприкоснулась с дном крышки 27, включают электродвигатель 10. Вследствие этого вращения на ведущем ролике 8 (см. фиг.4) образуются первые витки пружины 7, оснащенные соответствующими выступами 14, которые обращены в одну сторону, выполнены с одинаковыми формой и размерами, ориентированы в плоскости, перпендикулярной к продольной оси оболочки, отделены один от другого равными между собой радиусными участками 15 и имеют высоту, равную 8 миллиметрам, которая в четыре раза превышает диаметр проволоки.Then, a copper wire 6 having a diameter of 2 mm is introduced into the cavity of the funnel 4 through an opening made in its wall. In this case, the free end of the wire (see figure 2) is placed between the leading 8 and the driven 9 rollers and hand squeeze it on the surface of the driving roller. Then the driven roller (see figure 3) by means of racks 25 is pressed against the leading roller and rigidly fix its position. As a result of this movement, the shoulder 13 of the driven roller 9 presses the wire 6 into the recess 12 of the driving roller 8 and forms on it the first protrusion 14 of the future spring (inner diameter of the radius sections 16 mm, pitch 6 mm). After that, for a while, it is necessary for the spring 7 to touch the bottom of the cover 27 with its end and turn on the electric motor 10. As a result of this rotation, the first turns of the spring 7, equipped with the corresponding protrusions 14, are formed on the drive roller 8 (see Fig. 4). which are turned in one direction, made with the same shape and size, oriented in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shell, separated from each other by equal radius sections 15 and have a height of 8 millimeters, which is four times the diameter of the wire.

После этого полость воронки 5 заполняют тремя килограммами вольфрамового порошка, вследствие чего излучающий торец волновода 20 оказывается погруженным в порошок, а подготовка устройства к работе заканчивается.After that, the cavity of the funnel 5 is filled with three kilograms of tungsten powder, as a result of which the emitting end of the waveguide 20 is immersed in the powder, and the preparation of the device for operation ends.

Для осуществления процесса формования длинномерной заготовки включают ультразвуковой генератор, к которому подсоединены ультразвуковые преобразователи 18, рассчитанные на частоту в 19 кГц, электродвигатель 10 и механизм протягивания ленты 2 через горловину 5 воронки 4. В результате этого, лента 2 сворачивается по спирали и образует оболочку 3, совершающую вращательное (30 об/мин) и поступательное (0,85 см/сек) движения и заполняемую порошком 1, который при входе в оболочку 3 подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, излучаемых торцем волновода 20 и имеющих амплитуду, равную 10 мкм. В полости же оболочки, порошок уплотняется за счет колебаний пружины 7, совершаемых ею с ультразвуковой частотой при ее вращательном (30 об/мин) и поступательном (0,85 см/сек) движениях, которые возбуждаются в ней за счет ее контакта с боковой поверхностью ведущего ролика 8, являющегося ультразвуковым инструментом.To carry out the process of forming a long workpiece, an ultrasonic generator is included, to which ultrasonic transducers 18, designed for a frequency of 19 kHz, are connected, an electric motor 10 and a mechanism for pulling the tape 2 through the neck 5 of the funnel 4. As a result, the tape 2 is twisted in a spiral and forms a sheath 3 performing rotational (30 rpm) and translational (0.85 cm / sec) movements and filled with powder 1, which when entering the shell 3 is exposed to ultrasonic vibrations emitted by the end face during novoda 20 and having an amplitude equal to 10 microns. In the cavity of the shell, the powder is compacted due to the oscillations of the spring 7, performed by it with ultrasonic frequency during its rotational (30 rpm) and translational (0.85 cm / sec) movements, which are excited in it due to its contact with the side surface drive roller 8, which is an ultrasonic instrument.

По окончании процесса формирования оболочки 3 необходимой длины, например длиной в 100 см, выключают ультразвуковой генератор и механизмы подачи ленты 2 и проволоки 6. После этого оболочку 3 и пружину 7 на участке, расположенном под горловиной 5 воронки 4, разрезают и на торец оболочки, выступающий из горловины воронки, надевают крышку 27.At the end of the process of forming the shell 3 of the required length, for example, a length of 100 cm, turn off the ultrasonic generator and the feed mechanisms of the tape 2 and wire 6. After that, the shell 3 and the spring 7 in the area located under the neck 5 of the funnel 4 are cut into the end of the shell, protruding from the neck of the funnel, put on the cover 27.

Изготовленную таким образом оболочку снабжают крышкой, нагревают до 850 градусов и подвергают прокатке с удельным давлением в 6 т/см. Затем ее спекают в вакууме при температуре 1250 градусов и получают в результате этого изделие, обладающее пористостью 14-12% при средней степени заполнения пор, составляющей 10-8.The shell made in this way is provided with a lid, heated to 850 degrees and subjected to rolling with a specific pressure of 6 t / cm. Then it is sintered in vacuum at a temperature of 1250 degrees and as a result an article is obtained having a porosity of 14-12% with an average degree of pore filling of 10-8.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов формования длинномерных изделий из порошковых материалов показывает значительные преимущества последнего из них. Так, например, предлагаемый способ позволяет значительно увеличить диаметр изготавливаемых изделий (более чем на 60%) и предоставляет возможность целенаправленного регулирования степенью пропитки изделия материалом армирующего элемента, которая обеспечивается варьированием высотой выступов, их количеством, формой и вариантом расположения, т.е. количеством материала, вводимого на определенном участке изделия.A comparative analysis of the known and proposed methods of forming long products from powder materials shows significant advantages of the latter. So, for example, the proposed method allows to significantly increase the diameter of manufactured products (by more than 60%) and makes it possible to purposefully control the degree of impregnation of the product with the material of the reinforcing element, which is provided by varying the height of the protrusions, their number, shape and arrangement, i.e. the amount of material introduced in a particular area of the product.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №428858, МПК В22F 3/02, 1975.1. USSR author's certificate No. 428858, IPC B22F 3/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР №997984, МПК В22F 3/02, 1981.2. Copyright certificate of the USSR No. 997984, IPC B22F 3/02, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР №1780923, МПК В22F 3/02, 1992.3. USSR author's certificate No. 1780923, IPC B22F 3/02, 1992.

Claims (9)

1. Способ ультразвукового формования армированных длинномерных изделий из порошковых материалов, включающий одновременное формование из ленты полой оболочки, заполнение оболочки порошковым материалом и введение в ее полость армирующего элемента в виде проволоки, которой сообщают колебания ультразвуковой частоты и посредством закручивания придают вид пружины, отличающийся тем, что на витках пружины или на проволоке формируют выступы высотой, превышающей величину диаметра проволоки.1. The method of ultrasonic molding of reinforced long products of powder materials, including the simultaneous molding of a tape of a hollow shell, filling the shell with powder material and introducing into its cavity a reinforcing element in the form of a wire, which is informed by fluctuations in the ultrasonic frequency and, by twisting, gives the form of a spring, characterized in that that protrusions with a height exceeding the diameter of the wire are formed on the coils of the spring or on the wire. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выступы формируют одновременно с закручиванием проволоки в пружину.2. The method according to claim 1, characterized in that the protrusions form at the same time as the wire is twisted into a spring. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что выступы формируют в плоскости, перпендикулярной продольной оси оболочки.3. The method according to claim 2, characterized in that the protrusions are formed in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shell. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что выступы формируют на каждом витке пружины.4. The method according to claim 2, characterized in that the protrusions form on each coil of the spring. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что на витке пружины формируют, по меньшей мере, один выступ.5. The method according to claim 2, characterized in that at least one protrusion is formed on the coil of the spring. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что выступы формируют так, чтобы их вершины были обращены к продольной оси симметрии оболочки или к ее внутренней поверхности.6. The method according to claim 2, characterized in that the protrusions are formed so that their vertices are facing the longitudinal axis of symmetry of the shell or its inner surface. 7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выступы формируют так, чтобы их вершины были обращены в одну или в разные стороны.7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the protrusions are formed so that their vertices are turned in one or in different directions. 8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выступы формируют одинаковой и/или разной формы.8. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the protrusions form the same and / or different shapes. 9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выступы формируют с одинаковыми и/или с разными размерами. 9. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the protrusions form with the same and / or with different sizes.
RU2007118533/02A 2007-05-18 2007-05-18 Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials RU2347645C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118533/02A RU2347645C1 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118533/02A RU2347645C1 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007118533A RU2007118533A (en) 2008-11-27
RU2347645C1 true RU2347645C1 (en) 2009-02-27

Family

ID=40529758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118533/02A RU2347645C1 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347645C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007118533A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5560189B2 (en) Mechanical parts containing inserts made of composite materials
JP2010534763A (en) Mechanical parts containing inserts made of composite materials
RU2347645C1 (en) Method of ultrasonic forming of long-length items out of powder materials
CN110088861A (en) Method and apparatus for producing the element of winding
CN102486948A (en) Superfine enamelled wire and processing technology thereof
CN114734037B (en) High-density part and pressing method and pressing device thereof
RU2347644C1 (en) Facility for ultrasonic forming of long-length items out of powder materials
US11648610B2 (en) System and method for manufacturing powders from ductile materials
CN107790714B (en) A kind of assisting demolding device in powder pressing technique
RU1780923C (en) Method and device for manufacturing elongate pieces from powdered materials
US12023731B2 (en) System and method for manufacturing powders from ductile materials
JP2009200387A (en) Edgewise coil manufacturing apparatus
US20210023769A1 (en) Method for producing a helical casting pattern
JP7090281B2 (en) Manufacturing method of long wire rod and equivalent strain introduction device
JP7100117B2 (en) Equipment and methods for manufacturing three-dimensional structures
CN101615820B (en) Rope-type magnetic slot wedge
CN102267162B (en) Cylindric forming device for dry-powdered materials
CN206169138U (en) Spring cutting device and applied device's spring production facility
JPH02243201A (en) Manufacture of fiber and device thereof
CN116133222A (en) High-energy bunching obtaining device based on TM0n0 mode
US20040052674A1 (en) Ultrasonic powdered metal compaction
KR20220130740A (en) Molds and Methods for Forming Radio Frequency (RF) Coils for Plasma Processing Devices
RU1780906C (en) Ultrasonic wire-flattening device
CN202241527U (en) Cylindrical forming device for dry powder raw materials
RU2007148347A (en) METHOD AND DEVICE OF VIBROMECHANICAL METAL PROCESSING OF METALS BY PRESSURE