RU2354499C1 - Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing - Google Patents
Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354499C1 RU2354499C1 RU2007124334/02A RU2007124334A RU2354499C1 RU 2354499 C1 RU2354499 C1 RU 2354499C1 RU 2007124334/02 A RU2007124334/02 A RU 2007124334/02A RU 2007124334 A RU2007124334 A RU 2007124334A RU 2354499 C1 RU2354499 C1 RU 2354499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- grooves
- graphite
- hot pressing
- electric current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для нагрева порошков прямым пропусканием электрического тока при горячем прессовании, и может быть использовано, например, для горячего прессования алмазосодержащих сегментов для отрезных кругов в графитовых пресс-формах и других алмазных инструментов и материалов.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to devices for heating powders by direct transmission of electric current during hot pressing, and can be used, for example, for hot pressing diamond-containing segments for cutting wheels in graphite molds and other diamond tools and materials.
Известна установка для горячего прессования изделий из высокоомных композиционных материалов, включающая устройство для нагрева порошков, выполненное в виде плоского токопроводного нагревателя, установленного в прессе перпендикулярно направлению прессования и снабженного графитовыми колодками и источником тока; на плоском нагревателе размещается матрица с пуансоном, образующими рабочую полость, заполненную спекаемым порошком, при этом матрица и пуансон изготовлены из теплоизоляционного нетокопроводного материала (патент РФ №2064367, кл. B22F 3/14, 1993 г.). Устройство обеспечивает равномерный нагрев до требуемой температуры изделий, изготавливаемых в виде тонких пластин из высокоомных материалов. При изготовлении же изделий из других материалов, например порошковых материалов в виде смесей, содержащих нетокопроводные частицы, такие как алмаз, а также изделий, имеющих достаточно большую толщину (высоту), невозможно достичь равномерное распределение требуемых температур по всему объему изделия.A known installation for hot pressing products from high-resistance composite materials, including a device for heating powders, made in the form of a flat conductive heater installed in the press perpendicular to the direction of pressing and equipped with graphite pads and a current source; a matrix with a punch forming a working cavity filled with sintered powder is placed on a flat heater, while the matrix and punch are made of heat-insulating non-conductive material (RF patent No. 2064367,
Известен пресс горячего прессования для изготовления нагреваемых прямым пропусканием тока алмазных сегментов, предназначенных для напайки на корпус отрезных кругов. Пресс горячего прессования включает устройство для нагрева порошков, содержащее верхний и нижний электроды, на которых расположены сборные в виде «сэндвича» конструкции, содержащие первые электропроводные графитовые блоки. На первых электропроводных блоках расположены жаропрочные изолирующие блоки с отверстиями, в которых установлены графитовые электропроводные стержни; сверху на стержнях расположены вторые электропроводные графитовые блоки. В устройстве для нагрева между сборными конструкциями устанавливается графитовая пресс-форма, содержащая спекаемый металлический порошок с алмазными зернами для изготовления алмазных сегментов (патент США №3583035, кл. 425-78, 1969 г.). Недостаток устройства состоит в том, что оно очень громоздко и материалоемко, содержит много графитовых электропроводных элементов, усложняющих конструкцию устройства для нагрева, вследствие чего имеются большие потери энергии.Known hot pressing for the manufacture of direct-current-heated diamond segments designed for brazing on the body of cutting wheels. The hot pressing press includes a device for heating powders containing the upper and lower electrodes, on which are prefabricated in the form of a "sandwich" design, containing the first conductive graphite blocks. On the first conductive blocks are heat-resistant insulating blocks with holes in which graphite conductive rods are installed; on top of the rods are second conductive graphite blocks. In the device for heating between the prefabricated structures, a graphite mold is installed containing a sintered metal powder with diamond grains for the manufacture of diamond segments (US patent No. 3583035, CL 425-78, 1969). The disadvantage of this device is that it is very bulky and material-intensive, it contains many graphite electrically conductive elements that complicate the design of the device for heating, as a result of which there are large energy losses.
Наиболее близким является пресс горячего прессования алмазных сегментов, нагреваемых прямым пропусканием электрического тока через массу, содержащую металлические и алмазные порошки, размещенную в графитовой пресс-форме. Пресс включает устройство для нагрева алмазосодержащей массы, состоящее из электрода с токоподводами и графитового блок-электрода, выполненного в виде массивного блока, установленного на электроде. Пресс содержит два аналогичных устройства для нагрева, расположенных оппозитно в направлении прессования. Графитовая форма с алмазосодержащей массой располагается между графитовыми блок-электродами устройства для нагрева (Руководство по эксплуатации пресса для спекания сегментов мод. DSP 515. Опубликованно в журнале "Industrial Diamond Review", №2, 2003 г., с.37). Для получения требуемой температуры в пресс-форме площадь поверхности графитового блок-электрода, контактирующей с поверхностью электрода, всегда меньше общей площади поверхности электрода. Поэтому проходящий электрический ток ввиду различий в площадях контактирования электрода и графитового блок-электрода, а следовательно, и разного электрического сопротивления этих деталей нагревает скорее и сильнее графитовый блок-электрод, чем электрод. Учитывая также, что электроды в прессах горячего прессования обычно охлаждаются с нижней стороны, на части поверхности электрода, особенно контактирующей с графитовым блок-электродом, образуются температурные перепады, вызывающие возникновение в этой зоне электрода больших внутренних напряжений. Вследствие этого в электроде образуется сеть нерегулируемых по направлению и глубине трещин, которые после некоторого количества спеканий разрушают электрод.The closest is a hot-pressing press of diamond segments heated by direct transmission of electric current through a mass containing metal and diamond powders placed in a graphite mold. The press includes a device for heating the diamond-containing mass, consisting of an electrode with current leads and a graphite block electrode, made in the form of a massive block mounted on the electrode. The press contains two similar devices for heating, located opposite in the direction of pressing. A graphite mold with a diamond-containing mass is located between the graphite block electrodes of the heating device (Operation Manual for Sintering Press Mod. DSP 515. Published in the Industrial Diamond Review, No. 2, 2003, p. 37). To obtain the desired temperature in the mold, the surface area of the graphite block electrode in contact with the surface of the electrode is always less than the total surface area of the electrode. Therefore, the passing electric current, due to differences in the contact areas of the electrode and the graphite block electrode, and therefore the different electrical resistance of these parts, heats the graphite block electrode rather and more strongly than the electrode. Considering also that the electrodes in hot-pressing presses are usually cooled from the bottom side, temperature differences are formed on a part of the electrode surface, especially in contact with the graphite block electrode, causing large internal stresses to arise in this electrode zone. As a result of this, a network of cracks uncontrolled in direction and depth is formed in the electrode, which after a certain amount of sintering breaks the electrode.
Техническим результатом изобретения является повышение стойкости электрода и, соответственно, устройства для нагрева порошков прямым пропусканием тока при горячем прессовании.The technical result of the invention is to increase the resistance of the electrode and, accordingly, a device for heating powders by direct transmission of current during hot pressing.
Для получения технического результата в устройстве для нагрева порошков прямым пропусканием электрического тока при горячем прессовании, содержащем электрод с токоподводом и установленный на нем, по меньшей мере, один графитовый блок-электрод, имеющий площадь поверхности, контактирующей с верхней поверхностью электрода, меньшую, чем площадь верхней поверхности электрода, на последней в зоне контакта графитового блок-электрода выполнены пересекающиеся канавки с шириной, обеспечивающей возможность свободного деформирования при температурных нагрузках участков поверхности электрода, находящихся между канавками без их смыкания.To obtain a technical result in a device for heating powders by direct transmission of electric current during hot pressing, containing an electrode with a current supply and installed on it, at least one graphite block electrode having a surface area in contact with the upper surface of the electrode is less than the area the upper surface of the electrode, on the last in the contact zone of the graphite block electrode, intersecting grooves are made with a width that allows free deformation at a pace the structural loads of the electrode surface sections located between the grooves without their closure.
Губина канавок выбрана из условия равенства температуры на дне канавки 0,3-0,5 от температуры на верхней поверхности электрода в зоне контакта с графитовым блок-электродом.The lip of the grooves is selected from the condition that the temperature at the bottom of the groove is equal to 0.3-0.5 of the temperature on the upper surface of the electrode in the contact zone with the graphite block electrode.
Канавки должны быть выполнены пересекающимися. Такие канавки, расположенные на поверхности электрода в зоне контакта с графитовым блок-электродом, имеющей более высокую температуру, чем поверхность за пределами блок-электрода, разделяют нагреваемую часть электрода на отдельные участки, при этом канавки создают условия для свободного линейного расширения каждого участка во всех направлениях, не искажая поверхность металлического электрода, способствуют перераспределению внутренних напряжений в электроде, являясь барьерами их распространения и существенно уменьшая при этом риск возникновения нерегулируемых трещин.Grooves must be made intersecting. Such grooves located on the electrode surface in the contact zone with a graphite block electrode, which has a higher temperature than the surface outside the block electrode, divide the heated part of the electrode into separate sections, while the grooves create conditions for the free linear expansion of each section in all directions, without distorting the surface of the metal electrode, contribute to the redistribution of internal stresses in the electrode, being barriers to their propagation and significantly reducing the risk ozniknoveniya unregulated cracks.
Канавки могут быть выполнены в виде параллельных линий в двух взаимно пересекающихся направлениях или в виде концентричных колец, пересекающихся радиально направленными канавками.The grooves can be made in the form of parallel lines in two mutually intersecting directions or in the form of concentric rings intersecting radially directed grooves.
Для получения конкретной температуры устройство для нагрева порошков может содержать более одного графитового блока, с помощью которых происходит постепенное повышение температуры до требуемой величины.To obtain a specific temperature, a device for heating powders may contain more than one graphite block, with the help of which a gradual increase in temperature to the required value occurs.
Устройство поясняется чертежами:The device is illustrated by drawings:
на фиг.1 условно показано устройство для нагрева порошков прямым пропусканием электрического тока при горячем прессовании;figure 1 conventionally shows a device for heating powders by direct transmission of electric current during hot pressing;
на фиг.2 показан вид сверху на устройство для нагрева порошков прямым пропусканием электрического тока при горячем прессовании;figure 2 shows a top view of a device for heating powders by direct transmission of electric current during hot pressing;
на фиг.3 показана поверхность электрода с зоной, в которой выполнены пересекающиеся канавки в виде параллельных линий в двух взаимно пересекающихся направлениях;figure 3 shows the surface of the electrode with a zone in which intersecting grooves are made in the form of parallel lines in two mutually intersecting directions;
на фиг.4 показан электрод в разрезе по одной из канавок;figure 4 shows the electrode in section along one of the grooves;
на фиг.5 показан другой вариант расположения на поверхности электрода канавок, выполненных в виде концентричных колец, пересекающихся радиальными канавками.figure 5 shows another variant of the location on the surface of the electrode of the grooves made in the form of concentric rings intersecting radial grooves.
Устройство для нагрева порошков включает электрод 1, снабженный электрической шиной 2 для подвода электрического тока к электроду. На верхней поверхности 3 электрода установлен графитовый блок-электрод 4. Электрод 3 и графитовый блок-электрод 4 в плоскости, перпендикулярной оси устройств, могут иметь любую форму, например квадрата, прямоугольника, круга и др. Для эффективной работы устройства площадь поверхности графитового блок-электрода, контактирующей с электродом, как правило, меньше площади верхней поверхности 3 электрода, в результате чего на верхней поверхности 3 электрода образуется зона 5, которая подвержена большим тепловым нагрузкам. Кроме того, температура нагрева этой зоны меняется по высоте электрода, т.е. к нижней поверхности электрода, противоположной верхней поверхности, чаще всего охлаждаемой, она уменьшается. В этой зоне 5 на верхней поверхности 3 электрода 1 выполнены пересекающиеся канавки 6, 7. Глубина h и ширина b канавок зависит от размеров электрода 1 и графитового блок-электрода 4, от температуры, которую необходимо получить в пресс-форме для спекания изделий, от материала, из которого изготовлены электроды и т.п. В частности, глубина h канавок должна быть таковой, чтобы дно 8 канавок находилось в зоне электрода, где температура существенно ниже температуры верхней поверхности электрода, при этом существенно более низкая температура в этой зоне электрода уже не будет вызывать больших внутренних напряжений, влияющих на целостность электрода. Для выполнения вышеуказанных условий глубину канавок выбирают таким образом, чтобы температура на дне канавки составляла 0,3-0,5 от температуры на верхней поверхности электрода в зоне контакта графитового блок-электрода. Выполнение канавок более глубокими не приведет к дополнительным положительным результатам, однако уменьшит прочность электрода. Выполнение канавок более мелкими не приведет к существенному повышению стойкости электрода.A device for heating powders includes an
Ширина b канавок должна обеспечивать возможность свободного деформирования от температурных нагрузок участков 9 поверхности электрода, находящихся между канавками, не давая возможности им смыкаться. Поэтому для конкретных условий размеры канавок будут различны.The width b of the grooves should allow free deformation from the temperature loads of the
Канавки предпочтительно должны быть равномерно распределены в зоне 5 верхней поверхности электрода 1 и с пересечением одних канавок другими. По одному из вариантов канавки могут быть выполнены в виде параллельных линий в двух взаимно пересекающихся направлениях. Например, канавки 6 расположены горизонтально, а канавки 7 - вертикально на поверхности 3 электрода (фиг.3). По-другому варианту на поверхности электрода выполнены концентричные кольцевые канавки 10, пересекающиеся радиально направленными канавками 11 (фиг.5). Однако заявленными вариантами расположения канавок изобретение не ограничивается.The grooves should preferably be evenly distributed in
Устройство для нагрева порошков предпочтительно используется в прессах горячего прессования, в которых обычно устанавливаются два устройства для нагрева порошков: одно (обычно неподвижное) - внизу на столе пресса, имеющего охлаждающее устройство, второе (подвижное) - наверху на траверсе.A device for heating powders is preferably used in hot pressing presses, in which two devices for heating powders are usually installed: one (usually fixed) - at the bottom of the press table having a cooling device, and the second (movable) - at the top on the crosshead.
Электрод 1 может быть изготовлен из различных электропроводных жаропрочных материалов, таких как легированные стали и сплавы, графит и т.п.The
С помощью устройства для нагрева порошков прямым пропусканием электрического тока при горячем прессовании на прессе горячего прессования мод DSP 515 изготавливали алмазные сегменты, состоящие из алмазосодержащей массы, включающей алмазные порошки и порошки металлического связующего. Многоместную графитовую пресс-форму заполняли алмазосодержащей массой и устанавливали ее между двумя (верхним и нижним) графитовыми блок-электродами. Затем производили прессование алмазосодержащей массы при усилии ~500 кг/см2 с одновременным пропусканием через нее электрического тока. Электрический ток подавали токоподводом к охлаждаемым электродам и проходя через графитовые блок-электроды ток поступал к графитовой пресс-форме с прессуемыми сегментами. В результате в пресс-форме достигалась необходимая для спекания сегментов температура, которая составляла ~1200°С. Электрод был изготовлен из легированной стали, толщиной 70 мм и имел круглое сечение диаметром 330 мм. На верхней поверхности электрода в зоне диаметром 180 мм были выполнены параллельные канавки шириной 1,5 мм и глубиной 12 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях (фиг.3). Графитовый блок-электрод имел размеры 140×140 мм. На поверхности электрода в зоне контакта блок-электрода температура составляла 800-900°С, внутри электрода на уровне дна канавки - 300-350°С. С использованием электрода с пересекающимися канавками заданной глубины количество пресс-спеканий с одним электродом увеличилось до 100 раз, по сравнению с электродом без канавок.Using a device for heating powders by direct transmission of electric current during hot pressing on a hot pressing machine of the DSP 515 mod, diamond segments were made consisting of a diamond-containing mass, including diamond powders and metal binder powders. A multi-seat graphite mold was filled with a diamond-containing mass and placed between two (upper and lower) graphite block electrodes. Then, the diamond-containing mass was pressed at a force of ~ 500 kg / cm 2 while an electric current was passed through it. An electric current was supplied by a current supply to the cooled electrodes and, passing through graphite block electrodes, the current passed to a graphite mold with extruded segments. As a result, the temperature necessary for sintering the segments was reached in the mold, which was ~ 1200 ° C. The electrode was made of alloy steel, 70 mm thick and had a circular cross section with a diameter of 330 mm. On the upper surface of the electrode in a zone with a diameter of 180 mm, parallel grooves 1.5 mm wide and 12 mm deep were made in two mutually perpendicular directions (Fig. 3). The graphite block electrode had dimensions 140 × 140 mm. On the surface of the electrode in the contact zone of the block electrode, the temperature was 800-900 ° C, inside the electrode at the bottom of the groove - 300-350 ° C. Using an electrode with intersecting grooves of a given depth, the number of press sintering with one electrode increased up to 100 times, compared with an electrode without grooves.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007124334/02A RU2354499C1 (en) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007124334/02A RU2354499C1 (en) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007124334A RU2007124334A (en) | 2009-01-10 |
RU2354499C1 true RU2354499C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=40373701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007124334/02A RU2354499C1 (en) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2354499C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765562C1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-02-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method for manufacturing products from a charge based on a metal powder modified by dielectric powders |
-
2007
- 2007-06-28 RU RU2007124334/02A patent/RU2354499C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Руководство по эксплуатации пресса для спекания сегментов DSP 515. - Industrial Diamond Rewiew, № 2, 2003, c.37. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765562C1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-02-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method for manufacturing products from a charge based on a metal powder modified by dielectric powders |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007124334A (en) | 2009-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10573472B2 (en) | Method and device for producing contact elements for electrical switching contacts | |
US20020144977A1 (en) | Electrode of a vacuum valve, a producing method thereof, a vacuum valve, a vacuum circuit-breaker and a contact point of the electrode | |
WO2004076100A1 (en) | Sintering method and device | |
US20030224082A1 (en) | Microwave molding of polymers | |
UA116040C2 (en) | An Improved Method of Obtaining Thermoelectric Elements Using Powder Metallurgy | |
CN105441881A (en) | Making method of chromium target and making method of combination of chromium target | |
RU2354499C1 (en) | Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing | |
CN106148745B (en) | The method that tungsten nickel iron alloy is prepared using zone sintering method | |
US20040222554A1 (en) | Microwave molding of polymers | |
WO2015174320A1 (en) | Graphitization furnace | |
KR101482212B1 (en) | Mold for sintering | |
EP3291935A1 (en) | Compressive sintering apparatus comprising protected opposing rams | |
Somani et al. | Characterization and performance improvement of Sic-reinforced Cu-matrix-based composites as electrode for EDM machining | |
JP2011011927A (en) | Method for producing hafnium carbide sintered compact | |
JP5048704B2 (en) | Sintering mold of electric pressure sintering apparatus and sintering method by electric pressure sintering apparatus | |
JP6680605B2 (en) | Manufacturing method of baking container | |
JP2006118033A (en) | Method for producing compositionally gradient cemented carbide | |
Egan et al. | EDS as a method of manufacturing diamond tools | |
RU2732841C1 (en) | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials | |
CN105732062A (en) | Fiber-reinforced composite bearing thermal-insulation board and preparation method thereof | |
JP7296466B2 (en) | Method for manufacturing metal member | |
CN116728911B (en) | Heat insulation plate for vacuum isothermal forging, heat insulation device, preparation method and application | |
SU1567324A1 (en) | Die-casting mould for hot compression of powders | |
KR101906975B1 (en) | Method for manufacturing thermoelectric conversion element, and thermoelectric conversion element | |
RU207524U1 (en) | HOT PRESS MOLD |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090629 |