RU2373025C1

RU2373025C1 - Device for pressing workpieces made from powdered high-melting metals

Info

Publication number: RU2373025C1
Application number: RU2008108606/02A
Authority: RU
Inventors: Леонид Андреевич Барков (RU); Леонид Андреевич Барков; Сергей Александрович Мымрин (RU); Сергей Александрович Мымрин; Александр Борисович Чаплыгин (RU); Александр Борисович Чаплыгин; Владимир Николаевич Дятлов (RU); Владимир Николаевич Дятлов; Дмитрий Валерьевич Ардашев (RU); Дмитрий Валерьевич Ардашев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Абразивные заводы Урала"
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-11-20
Also published as: RU2008108606A

Abstract

FIELD: metallurgy industry.

SUBSTANCE: device consists of a horizontal table with vertical side surfaces, a vertical punch and a matrix, which are installed on it, as well as horizontal punch. Matrix consists of two parts provided with working surfaces inclined at an angle of π/4 to side vertical surface of the table. In matrix parts there installed are spring-loaded deforming inserts perpendicular to the above working surfaces and forming together with them the closed calibre. At that one of matrix parts is rigidly fixed on the device table, and the second one is connected to horizontal punch.

EFFECT: increasing uniform density of workpiece.

3 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к устройствам для получения заготовок (штабиков) из тугоплавких металлов, преимущественно из вольфрама и молибдена.The invention relates to powder metallurgy, and in particular to devices for producing billets (beads) from refractory metals, mainly from tungsten and molybdenum.

Известна пресс-форма для получения заготовок из порошков тугоплавких металлов [1]. Пресс-форма состоит из пуансона и матрицы. Матрица включает две щеки, в одной из которых выполнена полость для засыпки порошка. Щеки пресс-формы в рабочем состоянии соединены штифтами и прижаты друг к другу.A known mold for producing blanks from powders of refractory metals [1]. The mold consists of a punch and a die. The matrix includes two cheeks, in one of which a cavity is made for filling the powder. The cheeks of the mold in working condition are connected by pins and pressed against each other.

К недостаткам данной пресс-формы относится выполнение торцовых частей полости за одно с одной из щек. В этом случае после прессования усложняется извлечение прессовки (штабика) из полости пресс-формы. Как известно, после прессования штабика под большим усилием в штабике возникает «упругое последействие», т.е. за счет упругой деформации размеры штабика, особенно по длине, увеличиваются. Это увеличение длины штабика ограничивается неподвижными боковыми частями полости пресс-формы. Таким образом, штабик заклинивается в полости щеки, в нем возникают сжимающие по длине напряжения, которые приводят к возникновению микро- и даже макродефектов, а затем становятся причиной разрушения штабика при извлечении его из полости. Брак штабиков, особенно с присадками Th, La и Y, достигает 50% от годных заготовок.The disadvantages of this mold include the execution of the end parts of the cavity for one with one of the cheeks. In this case, after pressing, it becomes more difficult to remove the press (staff) from the cavity of the mold. As you know, after pressing the headstock under great effort, an “elastic aftereffect” occurs in the headstock, i.e. due to elastic deformation, the dimensions of the staff, especially in length, increase. This increase in the length of the staff is limited by the fixed lateral parts of the cavity of the mold. Thus, the bead is jammed in the cheek cavity, stresses compressing along the length occur, which lead to the appearance of micro- and even macrodefects, and then cause the bead to break when it is removed from the cavity. The rejects of the staffs, especially with additives Th, La, and Y, reach 50% of the available billets.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является пресс-форма для прессования штабиков из порошков вольфрама и молибдена [2].The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed one is a mold for pressing beads from tungsten and molybdenum powders [2].

Пресс-форма содержит матрицу и пуансон. Матрица выполнена полностью разборной, она содержит две щеки с отверстиями под штифты, нижнюю плиту, две торцовые пластины с отверстиями под штифты и четыре штифта.The mold contains a die and a punch. The matrix is made completely collapsible, it contains two cheeks with holes for the pins, the bottom plate, two end plates with holes for the pins and four pins.

После прессования матрица пресс-формы разбирается путем удаления штифтов на отдельные части, штабик в свободном состоянии остается на нижней плите. Таким образом, исключается брак при извлечении штабиков из полости пресс формы.After pressing, the mold matrix is disassembled by removing the pins into separate parts, the head in the free state remains on the bottom plate. Thus, marriage is excluded when removing the racks from the cavity of the mold.

Недостаток данной пресс-формы заключается прежде всего в том, что пуансон своей плоской рабочей поверхностью прямоугольной формы поперечного сечения в прилегающей к нему области формируемого из порошка штабика создает схему сжимающих нормальных напряжений от усилия вертикального цилиндра пресса и сжимающих касательных напряжений. Эта область сжимающих напряжений невелика и приводит к неоднородной плотности готового штабика по его сечению, поскольку на боковые грани прессуемого штабика действуют растягивающие касательные напряжения. Штабик с неоднородной плотностью, подвергнутый операции спекания, получает разные размеры по высоте и ширине поперечного сечения, неоднородность твердости и прочности по сечению. Штабик после прессования имеет также неоднородную плотность по длине, связанную с неравномерным разравниванием засыпанного в пресс-форму перед прессованием порошка [3].The disadvantage of this mold is primarily that the punch, with its flat working surface of a rectangular cross-sectional shape in the adjacent region of the stack formed from the powder, creates a scheme of compressive normal stresses from the efforts of the vertical cylinder of the press and compressive shear stresses. This region of compressive stresses is small and leads to an inhomogeneous density of the finished staff over its cross section, since tensile shear stresses act on the lateral faces of the pressed staff. A stacker with a non-uniform density, subjected to sintering, gets different sizes in height and width of the cross section, heterogeneity of hardness and strength in cross section. The stacker after pressing also has a non-uniform density along the length associated with uneven leveling of the powder poured into the mold before pressing the powder [3].

Таким образом, основным недостатком наиболее близкого аналога является низкое качество в связи с неоднородностью плотности, а также твердости и прочности как по сечению заготовки, так и по ее длине.Thus, the main disadvantage of the closest analogue is the low quality due to the heterogeneity of the density, as well as hardness and strength both in the cross section of the workpiece and in its length.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение этого недостатка, а именно повышение качества заготовок путем увеличения равномерности плотности заготовки как по сечению, так и по ее длине.The task of the invention is to eliminate this drawback, namely improving the quality of the workpieces by increasing the uniformity of the density of the workpiece both in cross-section and in its length.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для прессования заготовок из порошков тугоплавких металлов, содержащем вертикальный пуансон и матрицу, согласно изобретению матрица состоит из двух частей, выполненных с наклонными под углом π/4 к боковой поверхности стола устройства рабочими плоскостями, в которых перпендикулярно к этим плоскостям установлены подпружиненные деформирующие вставки, образующие совместно с указанными плоскостями замкнутый калибр, при этом одна из частей матрицы закреплена неподвижно на боковой поверхности стола устройства, а вторая соединена с горизонтальным пуансоном.The object is achieved in that in the device for pressing billets of refractory metal powders containing a vertical punch and a matrix, according to the invention, the matrix consists of two parts made with working planes inclined at an angle π / 4 to the side surface of the table of the device, in which they are perpendicular to these planes are equipped with spring-loaded deforming inserts, which form a closed gauge together with the indicated planes, while one of the parts of the matrix is fixed motionless on the lateral surface ited device table, and the second punch is connected to the horizontal.

То, что матрица состоит из выполненных заявляемым образом двух частей, одна из которых связана с горизонтальным пуансоном, позволит осуществить прессование заготовки с многосторонним (четырехсторонним) обжатием, что повысит равномерность плотности заготовок по сечению, последующее действие вертикального пуансона повысит равномерность плотности по длине заготовки.The fact that the matrix consists of two parts made by the claimed method, one of which is connected with a horizontal punch, allows pressing the workpiece with multilateral (four-sided) compression, which will increase the uniformity of the density of the workpieces over the cross section, the subsequent action of the vertical punch will increase the uniformity of density along the length of the workpiece.

Предлагаемое устройство для прессования заготовок из порошков тугоплавких металлов изображено на фиг.1-3, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1 в начальный момент прессования, на фиг.3 - то же в конце прессования (горизонтальная поверхность стола условно не показана).The proposed device for pressing billets of refractory metal powders is shown in figures 1-3, where figure 1 shows a General view of the device, figure 2 - section aa of figure 1 at the initial moment of pressing, figure 3 - at the end of pressing (the horizontal surface of the table is not conventionally shown).

Устройство для прессования заготовок содержит горизонтальный стол 1 пресса с боковой его поверхностью, на столе 1 установлены части 2, 3 матрицы. Части 2, 3 имеют наклонные относительно боковой вертикальной поверхности стола 1а рабочие поверхности 4, 5, угол наклона а равен π/4. Часть 2 закреплена на столе 1 и боковой его поверхности 1а неподвижно. В частях 2, 3 матрицы перпендикулярно к наклонным рабочим поверхностям 4, 5 смонтированы деформирующие вставки 6 с пружинами 7, образующие вместе с наклонными плоскостями 4, 5 замкнутый калибр 8. Часть 3 матрицы соединена с горизонтальным пуансоном 9. Устройство снабжено вертикальным пуансоном 10.The device for pressing blanks contains a horizontal table 1 of the press with its lateral surface, parts 2, 3 of the matrix are installed on the table 1. Parts 2, 3 have working surfaces 4, 5 inclined with respect to the vertical side surface of the table 1a, the angle of inclination a is π / 4. Part 2 is fixed on the table 1 and its lateral surface 1a motionless. In parts 2, 3 of the matrix, deforming inserts 6 with springs 7 are mounted perpendicularly to the inclined working surfaces 4, 5, forming together with the inclined planes 4, 5 a closed gauge 8. Part 3 of the matrix is connected to a horizontal punch 9. The device is equipped with a vertical punch 10.

Устройство для прессования заготовок работает следующим образом.A device for pressing blanks works as follows.

В калибр 8 засыпают порошок тугоплавкого металла. Включают привод горизонтального пуансона 9 (на чертеже не показан), который, перемещаясь, двигает часть 3 матрицы устройства. При этом пружины 7 сжимаются и перемещаются деформирующие вставки 6. Порошок формируется в калибре, образованном наклонными рабочими плоскостями 4, 5 соответственно частей 2, 3 матрицы и деформирующими вставками 6. Затем ведут уплотнение заготовки по высоте (длине), перемещая вертикальный пуансон 10. После этого вертикальный пуансон 10 и горизонтальный пуансон 9 возвращают в исходное положение. При этом часть 3 матрицы устройства также перемещается, и под действием пружин 7 размеры калибра 8 увеличиваются. Это дает возможность снять сформированную заготовку со стола 1 устройства.Powder of refractory metal is poured into caliber 8. The drive includes a horizontal punch 9 (not shown in the drawing), which, moving, moves part 3 of the device matrix. In this case, the springs 7 are compressed and the deforming inserts 6 are moved. The powder is formed in the caliber formed by the inclined working planes 4, 5 of the matrix parts 2, 3, respectively, and the deforming inserts 6. Then the workpiece is sealed by height (length), moving the vertical punch 10. After of this, the vertical punch 10 and the horizontal punch 9 are returned to their original position. In this case, part 3 of the device matrix also moves, and under the action of springs 7, the dimensions of the caliber 8 increase. This makes it possible to remove the formed workpiece from the table 1 of the device.

Согласно предлагаемому решению в Южно-Уральском государственном университете был изготовлен опытный образец для прессования заготовок сечением 12·12 мм, длиной 200 мм из вольфрама марки ВА.According to the proposed solution, a prototype was made at South Ural State University for pressing workpieces with a cross section of 12 · 12 mm and a length of 200 mm from tungsten grade VA.

На устройстве получено 10 заготовок. После их спекания по стандартной технологии исследовали размеры сечения заготовок по высоте и ширине, анизотропии размеров не установлено, хотя при прессовании на стандартных промышленных устройствах анизотропия размеров равна 4%. Исследованиями не установлена также анизотропия плотности, твердости и микротвердости, хотя в известных решениях плотность изменяется от 17,5 до 18,6 г/см³, колебание твердости достигает 120 кг/мм², а микротвердость колеблется от 72 до 130 кг/мм² [3].The device received 10 blanks. After sintering according to standard technology, we studied the dimensions of the cross section of the workpieces in height and width; size anisotropy was not established, although when pressing on standard industrial devices, size anisotropy was 4%. Studies have also not established the anisotropy of density, hardness and microhardness, although in known solutions the density varies from 17.5 to 18.6 g / cm ³ , the hardness fluctuation reaches 120 kg / mm ² and the microhardness ranges from 72 to 130 kg / mm ² [3].

Таким образом, качество заготовок, полученных на предложенном устройстве, значительно превышает по анизотропии геометрических и физических параметров существующие стандарты.Thus, the quality of the workpieces obtained on the proposed device significantly exceeds the existing standards in terms of anisotropy of geometric and physical parameters.

Предлагаемое устройство найдет применение в порошковой металлургии для производства заготовок из порошков тугоплавких металлов, преимущественно из вольфрама и молибдена, используемых для производства деталей электровакуумной техники.The proposed device will find application in powder metallurgy for the production of workpieces from powders of refractory metals, mainly from tungsten and molybdenum, used for the production of parts of electric vacuum equipment.

Источники информацииInformation sources

1. Колин Дж. Смителлс. Вольфрам. - М.: Металлургиздат, 1958. - С.126, рис.30.1. Colin J. Smithles. Tungsten. - M.: Metallurgizdat, 1958. - P.126, Fig. 30.

2. Абашин Г.И., Погосян Г.М. Технология получения вольфрама и молибдена. - М: Металлургиздат, 1960. - С.123-124, рис.42.2. Abashin G.I., Poghosyan G.M. Technology for producing tungsten and molybdenum. - M: Metallurgizdat, 1960 .-- P.123-124, Fig. 42.

3. Неравномерность усадки и физических свойств вольфрамовых штабиков марки ВЧ и ВА / Л.С.Водопьянова, Ю.А.Эйдук, В.А.Зарубин и др. // Научные труды №16. Твердые сплавы и тугоплавкие металлы. - М.: Металлургия, 1976. - С.245-254.3. Uneven shrinkage and physical properties of tungsten pads of the VCh and VA brands / L. S. Vodopyanova, Yu. A. Eiduk, V. A. Zarubin, etc. // Scientific works No. 16. Hard alloys and refractory metals. - M.: Metallurgy, 1976. - S.245-254.

Claims

A device for pressing preforms of refractory metal powders containing a horizontal table with vertical side surfaces and a vertical punch and a die mounted on it, characterized in that it contains a horizontal punch, and the matrix consists of two parts made with inclined angles π / 4 to lateral vertical surface of the table with working surfaces, and in which spring-loaded deforming inserts are installed, perpendicular to the indicated working surfaces and forming together with them whipped caliber, while one of the parts of the matrix is fixed motionless on the table of the device, and the second is connected with a horizontal punch.