RU2489253C1 - Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions) - Google Patents
Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489253C1 RU2489253C1 RU2012108176/03A RU2012108176A RU2489253C1 RU 2489253 C1 RU2489253 C1 RU 2489253C1 RU 2012108176/03 A RU2012108176/03 A RU 2012108176/03A RU 2012108176 A RU2012108176 A RU 2012108176A RU 2489253 C1 RU2489253 C1 RU 2489253C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- axis
- extrusion
- deformation
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Abstract
Description
Данное техническое решение относится к области изготовления длинномерных спрессованных заготовок из порошков, в частности, к способам и устройствам для экструзии пластифицированных и пластичных порошковых материалов.This technical solution relates to the field of manufacturing long pressed powder blanks, in particular, to methods and devices for extrusion of plasticized and plastic powder materials.
Известен способ экструзии пластифицированных порошковых материалов, включающий сжатие исходной заготовки и ее последующее продавливание через деформационный канал, содержащий одну или несколько секций переменного сечения, при этом продавливаемый материал в каждой из них подвергают двум взаимно ортогональным деформациям осадки в направлениях, ортогональных направлению вытяжки, а направление деформаций в каждой последующей секции изменяют на угол 30-90° относительно направления предыдущей осадки (Патент RU 2272707 C2, МПК B28B 3/26, 2004 год). Данный способ используется, в основном, при изготовлении длинномерных изделий из пластифицированных керамических порошков.A known method of extrusion of plasticized powder materials, comprising compressing the original preform and its subsequent forcing through a deformation channel containing one or more sections of variable cross section, while the pressed material in each of them is subjected to two mutually orthogonal deformations of the sediment in the directions orthogonal to the drawing direction, and the direction deformations in each subsequent section are changed by an angle of 30-90 ° relative to the direction of the previous draft (Patent RU 2272707 C2, IPC
Известно также устройство для осуществления указанного выше способа, включающее экструдер, деформирующий элемент с рабочим каналом, выполненным в виде одного или нескольких профилированных участков, и формообразующую фильеру, при этом в каждом из профилированных участков форма сечения канала в плоскости, ортогональной его оси, изменяется последовательно по направлению к выходному отверстию канала через переходные сечения сложной формы до круга с диаметром, равном диаметру круга на входе в канал, при этом поверхность каждого профилированного участка рабочего канала выполнена в виде двух пар находящихся в противофазе волновых поверхностей, симметричных относительно оси рабочего канала и плавно переходящих друг в друга, причем максимальные приращения расстояний от поверхности канала до его оси для каждой пары этих поверхностей расположены в двух взаимно ортогональных плоскостях, проходящих через ось рабочего канала (Патент RU 2272707 C2, МПК B28B 3/26, 2004 год).It is also known a device for implementing the above method, comprising an extruder, a deforming element with a working channel made in the form of one or more profiled sections, and a shaping die, while in each of the profiled sections the sectional shape of the channel in a plane orthogonal to its axis changes sequentially towards the outlet of the channel through transitional sections of complex shape to a circle with a diameter equal to the diameter of the circle at the entrance to the channel, with the surface of each profile This section of the working channel is made in the form of two pairs of antiphase wave surfaces that are symmetrical about the axis of the working channel and smoothly passing into each other, with the maximum increments of the distances from the channel surface to its axis for each pair of these surfaces being located in two mutually orthogonal planes passing through the axis of the working channel (Patent RU 2272707 C2, IPC
К недостаткам известного технического решения относится то, что оно имеет ограниченное применение, т.к. дает требуемое качество спрессованных заготовок для шнековых прессов с диаметром «тела» шнека, не превышающем 0,5 диаметра рабочего канала шнека. Такие пресса широко применяются для формования изделий из пластифицированных шихт, деформация которых не требует давлений более 4 МПа. Для материалов, формование изделий из которых требует давления до 10-50 МПа, такой способ обработки прессуемого материала не обеспечивает достаточной степени деформационной проработки центральных зон заготовки, так как для экструзии этих материалов используются пресса с диаметром тела шнека до 0,8 диаметра канала пресса. Применение таких прессов требует для уплотнения материала в центральной зоне заготовки существенно больших степеней вытяжки материала, которые технически трудно реализовать, или таких степеней и способов его дополнительной деформации, которые известное решение обеспечить не может. Для прессов с такими рабочими параметрами использование известного технического решения не обеспечивает получение экструдированных порошковых материалов высокого качества (наблюдаются значительные градиенты плотности в поперечных сечениях заготовок и высокая остаточная пористость в их центральных зонах). Кроме этого, известное техническое решение создает высокую анизотропию свойств материала в поперечных сечениях заготовки.The disadvantages of the known technical solutions include the fact that it has limited use, because gives the required quality of pressed blanks for screw presses with a screw “body” diameter not exceeding 0.5 of the screw working channel diameter. Such presses are widely used for molding products from plasticized blends, the deformation of which does not require pressures of more than 4 MPa. For materials, the molding of products from which requires a pressure of up to 10-50 MPa, this method of processing the pressed material does not provide a sufficient degree of deformation study of the central zones of the workpiece, since presses with a screw body diameter up to 0.8 of the press channel diameter are used for extrusion of these materials. The use of such presses requires, for compaction of the material in the central zone of the workpiece, substantially higher degrees of material drawing, which are technically difficult to implement, or such degrees and methods of additional deformation that the known solution cannot provide. For presses with such operating parameters, the use of the known technical solution does not provide high quality extruded powder materials (significant density gradients in the cross sections of the workpieces and high residual porosity in their central zones are observed). In addition, the known technical solution creates a high anisotropy of the material properties in the cross sections of the workpiece.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является получение высокоплотного однородно деформированного материала и повышение уровня механических свойств изделий, полученных из спрессованных заготовок.Thus, the objective of the present invention is to obtain a high-density uniformly deformed material and increase the level of mechanical properties of products obtained from pressed blanks.
Технический результат изобретения заключается в повышении плотности, однородности и механических свойств экструдируемого материала за счет создания в материале в процессе экструзии комбинации из разнознаковых циклических деформаций вытяжки, сдвига, кручения и разнознаковых циклических деформаций осадки, направленных ортогонально к оси вытяжки.The technical result of the invention is to increase the density, uniformity and mechanical properties of the extrudable material by creating in the material during the extrusion process a combination of variously sign cyclic deformations of the hood, shear, torsion and various signs of cyclic deformations of the sediment directed orthogonally to the axis of the hood.
Указанная задача решается за счет того, что в способе экструзии пластифицированных порошковых материалов по первому варианту, включающем формование из материала исходной заготовки и ее продавливание вдоль оси экструзии через деформационный канал переменного сечения, продавливаемый через деформационный канал материал подвергают разнознаковым циклическим деформациям вытяжки и двум разнознаковым циклическим деформациям осадки, направленным ортогонально к оси экструзии и действующим в противофазе, согласно изобретению для создания в материале циклических разнознаковых деформаций сдвига и кручения максимальные приращения одной из этих деформаций осадки задают материалу в плоскости, проходящей через ось экструзии, а вторая из этих деформаций на входе и выходе из деформационного канала ортогональна к указанной плоскости, при этом направления максимальных приращений данной осадки в процессе продавливания материала через деформационный канал изменяют путем их поворота вокруг оси канала по любой гладкой периодической функции, период которой равен длине деформационного канала, а амплитуда равна 15-75°.This problem is solved due to the fact that in the method of extrusion of plasticized powder materials according to the first embodiment, comprising molding from the material of the initial billet and forcing it along the axis of extrusion through a deformation channel of variable cross section, the material pressed through the deformation channel is subjected to cyclic drawing strains and two different cyclic deformations deformation of sediment, directed orthogonally to the axis of extrusion and acting in antiphase, according to the invention to create the material of cyclic miscellaneous shear and torsion strains, the maximum increments of one of these sediment strains are given to the material in the plane passing through the extrusion axis, and the second of these strains at the inlet and outlet of the strain channel is orthogonal to the specified plane, while the directions of the maximum increments of this sediment in the process the forcing of the material through the deformation channel is changed by their rotation around the axis of the channel according to any smooth periodic function, the period of which is equal to the length of the deformation channel, and the amplitude is 15-75 °.
Указанная задача также решается за счет того, что в способе экструзии пластифицированных порошковых материалов по второму варианту, включающем формование из материала исходной заготовки и ее продавливание вдоль оси экструзии через деформационный канал, имеющий несколько участков переменного сечения, продавливаемый через деформационный канал материал подвергают разнознаковым циклическим деформациям вытяжки и двум разнознаковым циклическим деформациям осадки, направленным ортогонально к оси экструзии и действующим в противофазе, согласно изобретению для создания в материале циклических разнознаковых деформаций сдвига и кручения максимальные приращения одной из этих деформаций осадки задают материалу в плоскости, проходящей через ось экструзии, а вторая из этих деформаций на входе и выходе каждого участка деформационного канала ортогональна к указанной плоскости, при этом направления максимальных приращений данной осадки в процессе продавливания материала через каждый участок деформационного канала изменяют путем их поворота вокруг оси канала по любой гладкой периодической функции, период которой равен длине соответствующего участка деформационного канала, а амплитуда равна 15-75°, при этом на каждом последующем участке деформационного канала плоскость, в которой первая из этих деформаций имеет максимальные приращения, повернута относительно аналогичной плоскости предыдущего участка вокруг оси экструзии на 30-90°.This problem is also solved due to the fact that in the method of extrusion of plasticized powder materials according to the second embodiment, comprising molding from the material of the initial billet and forcing it along the extrusion axis through a deformation channel having several sections of variable cross section, the material pressed through the deformation channel is subjected to cyclic deformations of different signs hoods and two different signs of cyclic sagging deformation directed orthogonally to the extrusion axis and acting in antiphase, with According to the invention, in order to create cyclic miscellaneous shear and torsion deformations in the material, the maximum increments of one of these sediment strains are given to the material in the plane passing through the extrusion axis, and the second of these strains at the inlet and outlet of each section of the deformation channel is orthogonal to the specified plane, with the maximum increments of this precipitate during the process of forcing the material through each section of the deformation channel is changed by turning them around the axis of the channel for any smooth of the periodic function, the period of which is equal to the length of the corresponding section of the deformation channel, and the amplitude is 15-75 °, while on each subsequent section of the deformation channel, the plane in which the first of these deformations has maximum increments is rotated relative to the same plane of the previous section around the extrusion axis 30-90 °.
Указанная задача решается за счет того, что в устройстве для экструзии пластифицированных порошковых материалов по первому варианту, включающем экструдер, деформирующий элемент с рабочим каналом и формообразующую фильеру, согласно изобретению профилированная поверхность рабочего канала выполнена в виде двух пар находящихся в противофазе волновых поверхностей, симметричных относительно оси рабочего канала и плавно переходящих друг в друга, причем для одной пары этих поверхностей максимальные приращения расстояний от поверхности канала до его оси расположены в плоскости, проходящей через ось канала, а для второй - в профилированной поверхности, образующие которой по всей длине канала ортогональны к его оси, а на входе и выходе из деформирующего элемента ортогональны к указанной плоскости, при этом угол поворота указанных образующих вокруг оси описывается гладкой периодической функцией с амплитудой 15-75°.This problem is solved due to the fact that in the device for extrusion of plasticized powder materials according to the first embodiment, comprising an extruder, a deforming element with a working channel and a forming die, according to the invention, the profiled surface of the working channel is made in the form of two pairs of antiphase wave surfaces symmetrical with respect to the axis of the working channel and smoothly passing into each other, and for one pair of these surfaces, the maximum increments of distances from the surface of Ala to its axis are located in a plane passing through the axis of the channel, and for the second - in a profiled surface, the generators of which along the entire length of the channel are orthogonal to its axis, and at the entrance and exit of the deforming element are orthogonal to the specified plane, while the angle of rotation of the indicated generators around the axis is described by a smooth periodic function with an amplitude of 15-75 °.
Указанная задача также решается за счет того, что в устройстве для экструзии пластифицированных порошковых материалов по второму варианту, включающем экструдер, деформирующий элемент с рабочим каналом, имеющим несколько соосно расположенных профилированных участков, и формообразующую фильеру, согласно изобретению поверхность каждого из профилированных участков рабочего канала выполнена в виде двух пар находящихся в противофазе волновых поверхностей, симметричных относительно оси рабочего канала и плавно переходящих друг в друга, причем для одной пары этих поверхностей максимальные приращения расстояний от поверхности канала до его оси расположены в плоскости, проходящей через ось указанного канала, а для второй - в профилированной поверхности, образующие которой по всей длине канала ортогональны к его оси, а на входе и выходе каждого профилированного участка деформирующего элемента ортогональны к указанной плоскости, при этом угол поворота указанных образующих вокруг оси описывается гладкой периодической функцией с амплитудой 15-75°, а профилированные участки рабочего канала расположены таким образом, что плоскость, в которой первая пара волновых поверхностей имеет максимальные приращения расстояний от поверхности канала до его оси, на каждом последующем участке деформационного канала повернута вокруг оси деформационного канала на 30-90° относительно аналогичной плоскости предыдущего участка.This problem is also solved due to the fact that in the device for extrusion of plasticized powder materials according to the second embodiment, comprising an extruder, a deforming element with a working channel having several coaxially arranged shaped sections, and a forming die, according to the invention, the surface of each of the shaped sections of the working channel is made in the form of two pairs of antiphase wave surfaces that are symmetrical about the axis of the working channel and smoothly passing into each other, n Therefore, for one pair of these surfaces, the maximum increments of the distances from the channel surface to its axis are located in the plane passing through the axis of the specified channel, and for the second, in the profiled surface, the generators of which are orthogonal to its axis along the entire length of the channel, and at the input and output of each the profiled section of the deforming element is orthogonal to the specified plane, while the angle of rotation of these generators around the axis is described by a smooth periodic function with an amplitude of 15-75 °, and the profiled sections of The main channels are arranged in such a way that the plane in which the first pair of wave surfaces has maximum increments of the distances from the channel surface to its axis in each subsequent section of the deformation channel is rotated around the axis of the deformation channel by 30-90 ° relative to the same plane of the previous section.
Сущность предложенной группы изобретений состоит в обеспечении одновременного воздействия на продавливаемый материал разнознаковых циклических деформаций вытяжки и двух разнознаковых циклических деформаций осадки, направленных ортогонально к оси экструзии и действующих в противофазе, причем согласно изобретению максимальные приращения одной из этих деформаций осадки задают материалу в плоскости, проходящей через ось экструзии, а вторая из этих деформаций на входном и выходном участках деформационного канала (или его участка) ортогональна к указанной плоскости, при этом направления максимальных приращений данной осадки в процессе продавливания материала через деформационный канал (или его участок) изменяют путем их поворота вокруг оси канала по любой гладкой периодической функции, период которой равен длине деформационного канала, а амплитуда равна 15-75°, что создает в материале циклические разнознаковые деформации сдвига и кручения.The essence of the proposed group of inventions is to provide simultaneous effects on the material being blown through of cyclic extractive deformation of the hood and two cyclic cyclic sludge deformations directed orthogonally to the extrusion axis and acting in antiphase, and according to the invention, the maximum increments of one of these sludge deformations set the material in a plane passing through axis of extrusion, and the second of these deformations at the input and output sections of the deformation channel (or its section) is ortho is gonal to the indicated plane, while the directions of the maximum increments of this precipitate during the process of forcing the material through the deformation channel (or its section) are changed by turning them around the channel axis along any smooth periodic function, the period of which is equal to the length of the deformation channel, and the amplitude is 15-75 °, which creates cyclic miscellaneous shear and torsion strains in the material.
При этом зону деформационной обработки материала условно можно разделить на два участка. На первом участке этой зоны площадь сечения заготовки уменьшается на 10-40% и материал получает продольную деформацию вытяжки. На втором участке зоны деформационной обработки площадь сечения заготовки возрастает до исходной величины, при этом материал получает в этой зоне деформацию продольной осадки, т.е. сжатие вдоль оси. Такое воздействие позволяет реализовать разнознаковую деформацию вытяжки.In this case, the zone of deformation processing of the material can conditionally be divided into two sections. In the first section of this zone, the cross-sectional area of the workpiece is reduced by 10-40% and the material receives longitudinal deformation of the hood. In the second section of the zone of deformation processing, the cross-sectional area of the workpiece increases to the initial value, while the material receives in this zone a deformation of longitudinal settlement, i.e. compression along the axis. Such an effect makes it possible to realize the multi-sign deformation of the hood.
Кроме этого, материал получает последовательно две деформации осадки, ортогональные к оси вытяжки. На первом участке зоны деформационной обработки материала направления максимальных приращений одной из этих деформаций изменяют, поворачивая направления деформации по длине рабочего канала вокруг оси канала по гладкой периодической функции с периодом, равным длине канала на угол 15-75°, который является ее амплитудой. При этом ортогональное к оси вытяжки максимальное расширение материала от деформации сжатия (осадки) имеет место в плоскости, проходящей через ось экструзии и ортогональной к начальному направлению осадки на этом участке. Сочетание разнонаправленных деформаций сжатия с сохраняющими свое направление деформациями расширения материала создает дополнительные деформации сдвига и кручения, величина которых зависит от величины угла отклонения направлений деформаций сжатия (осадки).In addition, the material receives successively two sediment deformations that are orthogonal to the drawing axis. In the first section of the material deformation processing zone, the directions of the maximum increments of one of these deformations are changed by turning the direction of deformation along the length of the working channel around the channel axis along a smooth periodic function with a period equal to the channel length by an angle of 15-75 °, which is its amplitude. In this case, the maximum expansion of the material orthogonal to the drawing axis from compression deformation (upsetting) takes place in a plane passing through the extrusion axis and orthogonal to the initial upsetting direction in this section. The combination of multidirectional compression deformations with material expansion expansion preserving its direction creates additional shear and torsion deformations, the value of which depends on the angle of deviation of the directions of compression deformation (upsetting).
На втором участке деформация сжатия материала в ортогональном к оси вытяжки направлении (его осадка) достигает максимальной величины в плоскости, проходящей через ось экструзии, и в которой на первом участке контролировалось расширение материала, а максимальное расширение на этом участке сжимаемый материал получает в направлениях, которые ортогональны к оси вытяжки, а угол их поворота вокруг оси вытяжки вдоль всего участка задают по второй половине периода гладкой периодической функции, которая к переходу от первого участка зоны ко второму достигла своего амплитудного значения. Таким образом, в начале второго участка направление максимального приращения расширения материала пересекает направление сжатия под углом 15-75°, а в конце второго участка ортогонально к нему, что вызывает деформации сдвига и кручения материала в направлениях, которые противоположны направлениям этих деформаций на первом участке.In the second section, the compression strain of the material in the direction orthogonal to the drawing axis (its draft) reaches a maximum value in the plane passing through the extrusion axis, and in which the expansion of the material was controlled in the first section, and the compressible material receives the maximum expansion in this direction in the directions are orthogonal to the axis of the hood, and the angle of their rotation around the axis of the hood along the entire section is specified in the second half of the period of a smooth periodic function, which is the transition from the first section of the zone to the second rum has reached its amplitude value. Thus, at the beginning of the second section, the direction of the maximum increment of expansion of the material intersects the compression direction at an angle of 15-75 °, and at the end of the second section is orthogonal to it, which causes shear and torsional strains of the material in directions that are opposite to the directions of these deformations in the first section.
Такое сочетание деформационных воздействий обеспечивает повышение однородности структуры обрабатываемого материала, снижение уровня его пористости и повышение механических свойств изделий, полученных из спрессованных заготовок.This combination of deformation influences provides an increase in the homogeneity of the structure of the processed material, a decrease in its porosity and an increase in the mechanical properties of products obtained from pressed blanks.
Конструктивные особенности рабочего канала деформирующего элемента (выполнение профилированной поверхности рабочего канала - или его участка во втором варианте - в виде двух пар находящихся в противофазе волновых поверхностей, симметричных относительно оси рабочего канала и плавно переходящих друг в друга, причем для одной пары этих поверхностей максимальные приращения расстояний от поверхности канала до его оси расположены в плоскости, проходящей через ось указанного канала, а для второй - в профилированной поверхности, образующие которой ортогональны к его оси на входе и выходе из деформирующего элемента ортогональны к указанной плоскости, а по длине канала угол поворота их вокруг оси описывается гладкой периодической функцией с амплитудой 15-75°) позволяют осуществить разнознаковые циклические деформации вытяжки, сдвига и кручения, а также разнознаковые циклические деформации осадки продавливаемого материала в ортогональном к оси направлении, в результате чего происходит формирование высокоплотного и равномерно уплотненного материала по всему объему изделий. Таким образом, такая геометрия рабочей поверхности деформирующего элемента позволяет осуществить описанную выше комплексную циклическую разнознаковую деформацию продавливаемого материала с высокой эффективностью.Design features of the working channel of the deforming element (the implementation of the profiled surface of the working channel - or its section in the second embodiment - in the form of two pairs of antiphase wave surfaces that are symmetrical about the axis of the working channel and smoothly passing into each other, and for one pair of these surfaces the maximum increments the distances from the surface of the channel to its axis are located in the plane passing through the axis of the specified channel, and for the second - in the profiled surface, forming to which are orthogonal to its axis at the entrance and exit of the deforming element are orthogonal to the specified plane, and along the length of the channel, their rotation angle around the axis is described by a smooth periodic function with an amplitude of 15-75 °), they allow for cyclic deformations of stretching, shear and torsion, as well variously sign cyclic deformations of the sediment of the pressed material in the direction orthogonal to the axis, as a result of which the formation of a high-density and uniformly compacted material over the entire volume of products. Thus, this geometry of the working surface of the deforming element allows the above-described complex cyclic multi-sign deformation of the pressed material with high efficiency.
Использование во втором варианте устройства для реализации второго варианта способа деформирующего элемента, состоящего из нескольких соосно расположенных частей, имеющих аналогично выполненные профилированные поверхности, каждый последующий из которых повернут относительно предыдущего вокруг оси рабочего канала на 30-90°, позволяет многократно повторить процесс деформационной проработки материала и повысить его плотность и однородность механических свойств.The use in the second embodiment of the device for implementing the second variant of the method of the deforming element, consisting of several coaxially arranged parts having similarly shaped profiled surfaces, each subsequent of which is rotated 30-90 ° relative to the previous one around the axis of the working channel, allows the process of deformation processing of the material to be repeated many times and increase its density and uniformity of mechanical properties.
В данном варианте выполнения устройства для экструзии пластифицированных и пластичных порошковых материалов обеспечивается возможность управления свойствами и структурой спрессованного материала, что, в свою очередь, способствует повышению уровня эксплуатационных характеристик (свойств) изделий, полученных из спрессованных заготовок.In this embodiment, the device for the extrusion of plasticized and plastic powder materials provides the ability to control the properties and structure of the compressed material, which, in turn, helps to increase the level of operational characteristics (properties) of products obtained from pressed blanks.
Таким образом, совокупность признаков предложенных способов и устройств направлены на повышение однородности структуры деформированного материала и на повышение качества изделий, полученных из спрессованных заготовок.Thus, the set of features of the proposed methods and devices are aimed at improving the uniformity of the structure of the deformed material and improving the quality of products obtained from pressed blanks.
Группа изобретений иллюстрируется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведена принципиальная схема предложенного устройства по первому варианту; на фиг.2 - вид на рабочий канал деформирующего элемента (аксонометрия) с одним профилированным участком; на фиг.3 - осевое сечение деформирующего элемента с одним профилированным участком; на фиг.4 - схема изменения геометрии сечений полости профилированного участка рабочего канала вдоль его оси, обозначенных на фиг.3; на фиг.5 - деформирующий элемент, состоящий из нескольких частей, формирующих несколько профилированных участков рабочего канала (по второму варианту устройства), на фиг.6 - сечение длинномерной заготовки из порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), полученной известными способом и устройством, на фиг.7 - сечение такой же заготовки, полученной предложенными способом и устройством, на фиг.8 - керамический материал, полученный известными способом и устройством, и на фиг.9 - керамический материал, полученный предложенными способом и устройством.Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed device according to the first embodiment; figure 2 is a view of the working channel of the deforming element (axonometry) with one profiled section; figure 3 is an axial section of a deforming element with one profiled section; figure 4 - diagram of changes in the geometry of the sections of the cavity of the profiled section of the working channel along its axis, indicated in figure 3; figure 5 is a deforming element consisting of several parts forming several profiled sections of the working channel (according to the second variant of the device), figure 6 is a cross section of a long piece of powder from ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) obtained by a known method and device, .7 is a cross section of the same preform obtained by the proposed method and device, FIG. 8 is a ceramic material obtained by a known method and device, and FIG. 9 is a ceramic material obtained by the proposed method and device.
Устройство для экструзии пластифицированных порошковых материалов (фиг.1) состоит из экструдера 1, деформирующего элемента 2 с рабочим (деформационным) каналом 3 и формообразующей фильеры 4. При этом рабочий канал 3 деформирующего элемента 2 имеет один (фиг.1) или несколько (фиг.5) профилированных участков. Поверхность каждого профилированного участка рабочего канала 3 выполнена в виде двух пар находящихся в противофазе волновых поверхностей 5 и 6, симметричных относительно оси рабочего канала 3 и плавно переходящих друг в друга. При этом для одной пары этих поверхностей максимальные приращения расстояний от поверхности канала 3 до его оси лежат в плоскости 7 (фиг.3, 4), проходящей через ось указанного канала, а для второй - в профилированной поверхности, образующие 8 которой ортогональны к оси канала 3, а на входе и выходе из деформирующего элемента 2 также ортогональны и к указанной плоскости 7, проходящей через ось канала 3. При этом по длине рабочего канала 3 направление указанных образующих 8 изменяется, а угол их поворота вокруг оси канала 3 описывается гладкой периодической функцией, период которой равен длине канала 3 (или длине участка канала во втором варианте), а амплитуда равна 15-75°.The device for the extrusion of plasticized powder materials (Fig. 1) consists of an extruder 1, a
Во втором варианте выполнения данного устройства (см. фиг.5) деформирующий элемент 2 состоит из нескольких частей 9, образующих соосные участки рабочего деформационного канала 3. Части 9 повернуты относительно друг друга вокруг его оси, при этом а профилированные участки рабочего канала расположены таким образом, что плоскость, в которой первая пара волновых поверхностей имеет максимальные приращения расстояний от поверхности канала до его оси, на каждом последующем участке деформационного канала повернута вокруг оси деформационного канала на 30-90° относительно аналогичной плоскости предыдущего участка.In the second embodiment of this device (see Fig. 5), the
Предложенное устройство для экструзии пластифицированных материалов работает следующим образом. В деформирующий элемент 2 шнековый пресс (на чертежах не показан) подает массу обрабатываемого материала для продавливания через рабочий (деформационный) канал 3.The proposed device for the extrusion of plasticized materials works as follows. In the
В каждом сечении, ортогональном оси рабочего канала 3, полость, ограниченная поверхностью канала 3, имеет форму, отличающуюся от геометрии соседних сечений. Так как продавливаемая через канал масса заполняет весь объем рабочего канала 3, то перемещение ее вдоль его оси приводит к изменению формы и площади ее сечения. Таким образом, трансформация формы и площади сечения рабочего канала 3 от круглой к выпукло-вогнутой и обратно позволяет только за счет проталкивания массы вдоль его оси подвергнуть ее двум разнонаправленным и смещенным по фазе циклическим деформациям осадки, а также разнознаковым деформациям вытяжки, сдвига и кручения.In each section orthogonal to the axis of the
При этом на первой части рабочего канала (или каждого профилированного деформирующего участка рабочего канала 3 во втором варианте) выпуклые части контура сечения по длине канала увеличивают свой размер и поворачиваются по ходу канала 3 вокруг его оси по гладкой периодической функции с амплитудой от 15 до 75° с периодом, равным длине этого участка, задавая направления сжатия (осадки) материала, а на второй - возвращаются в первоначальную форму и в исходное положение (фиг.3, 4). На первом участке зоны деформации максимальное расширение массы в процессе ее сжатия, ортогонального к оси канала 3, ограничивается контуром, образованным пересечением поверхности канала 3 плоскостью 7, проходящей через его ось. Такое сочетание изменяющегося направления осадки и фиксированного положения этой плоскости, проходящей вдоль оси канала, а также изменение положения центров масс относительно этой плоскости, вызывает перемещения слоев материала, находящихся в зонах, ограниченных вогнутым контуром сечения, относительно друг друга вдоль этой плоскости, а также поворот экструдируемой массы от сечения к сечению вокруг оси канала 3. При этом максимальную величину деформаций сдвига и кручения материал получает в центральных зонах экструдируемой заготовки.Moreover, on the first part of the working channel (or each profiled deforming section of the working
Трансформация формы двух вогнутых элементов контура сечений от симметричных относительно этой плоскости 7 до существенно асимметричных вызывает деформации сдвига и кручения в тех объемах материала, которые находятся в этих зонах. Во второй части деформационного канала 3 происходит уменьшение размеров выпуклых элементов сечения, увеличение расстояния между ними и возвращение их к исходному положению, ортогональному к указанной выше продольной плоскости 7, проходящей через его ось. При этом в указанной плоскости расстояние от поверхности канала 3 до его оси уменьшается и к выходу из деформационного канала 3 сечение принимает круглую форму, что приводит на втором участке зоны деформации к максимальному сжатию материала вдоль этой плоскости 7, в которой на первом участке наблюдалось максимальное расширение материала, а степень расширения материала, полученного за счет указанной деформации сжатия, задается изменением размеров, формы и положения выпуклых элементов сечения. В итоге материал получает деформацию сжатия в новом направлении, а восстановление первоначальной геометрии сечений выпуклых элементов контролирует расширение материала и вызывает деформации сдвига и кручения массы материала в направлениях, противоположных тем, которые они имели на первой части каждого профилированного участка деформационного канала 3.The transformation of the shape of two concave elements of the contour of the cross sections from symmetrical relative to this
Использование описанного технического решения (двух вариантов способа экструзии пластифицированных масс и пластичных порошковых материалов и устройства для его осуществления) для получения длинномерных изделий из пластифицированных масс и порошков пластичных материалов позволило существенно повысить плотность, однородность структуры и уровень механических свойств полученных изделий. Так, пористость в центральных зонах экструдированных заготовок из коксопековых композиций за счет использования предложенного технического решения не превышала 0,5-1% (по сравнению с пористостью 10-20%, которую имели заготовки, полученные при помощи известного технического решения). При этом удалось полностью исключить неоднородность структуры полученного материала по сечению заготовки даже для шихт, которые содержали порошки кокса с дисперсностью 2-10 мкм и порошки пека с размерами до 500 мкм. Уровень механических свойств отформованных заготовок, вытянутых из указанного материала, повысился, в среднем, в 2-3 раза. Аналогичный результат был достигнут и при экструдировании порошков СВМПЭ. Поперечное сечение таких заготовок показано на фиг.6 и 7. Использование предлагаемого технического решения позволило, как показано на фиг.8 и 9, уменьшить анизотропию структуры в поперечных сечениях экструдированных заготовок из пластифицированных керамических масс, а также ликвидировать перепад плотности материала по объему заготовки.The use of the described technical solution (two variants of the method of extrusion of plasticized masses and plastic powder materials and a device for its implementation) to obtain long products from plasticized masses and powders of plastic materials significantly increased the density, uniformity of the structure and the level of mechanical properties of the obtained products. Thus, the porosity in the central zones of the extruded blanks from coke-pitch compositions due to the use of the proposed technical solution did not exceed 0.5-1% (compared with the porosity of 10-20% that the blanks obtained using the known technical solution had). At the same time, it was possible to completely eliminate the heterogeneity of the structure of the obtained material over the billet cross section, even for blends that contained coke powders with a dispersion of 2-10 μm and pitch powders with sizes up to 500 μm. The level of mechanical properties of molded billets, drawn from the specified material, increased, on average, by 2-3 times. A similar result was achieved by extruding UHMWPE powders. The cross-section of such preforms is shown in FIGS. 6 and 7. The use of the proposed technical solution allowed, as shown in FIGS. 8 and 9, to reduce the anisotropy of the structure in cross sections of extruded preforms from plasticized ceramic masses, as well as to eliminate the difference in density of the material over the volume of the preform.
Использование данного технического решения при производстве изделий из порошков СВМПЭ и пластифицированных порошков углеродных и керамических материалов позволяет получить практически беспористые и структурно однородные крупногабаритные экструдированные заготовки уже при степенях вытяжки порядка двух.The use of this technical solution in the manufacture of products from UHMWPE powders and plasticized powders of carbon and ceramic materials makes it possible to obtain practically non-porous and structurally uniform large-sized extruded billets even at drawing degrees of the order of two.
Таким образом, применение предложенного технического решения обеспечивает достижение заданного технического результата - повышение плотности и однородности структуры длинномерных деформированных заготовок из пластифицированных порошков и повышение уровня механических свойств и других эксплуатационных характеристик изделий, полученных из спрессованных заготовок.Thus, the application of the proposed technical solution ensures the achievement of the desired technical result — an increase in the density and uniformity of the structure of long deformed billets from plasticized powders and an increase in the level of mechanical properties and other operational characteristics of products obtained from pressed billets.
Данное техническое решение может быть успешно применено также и при получении длинномерных крупногабаритных изделий из других порошковых материалов.This technical solution can also be successfully applied to obtain long-length bulky products from other powder materials.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012108176/03A RU2489253C1 (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012108176/03A RU2489253C1 (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2489253C1 true RU2489253C1 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49159431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012108176/03A RU2489253C1 (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2489253C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014193260A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Gubenko Lev Anatolyevich | Method and device for extruding plasticized powdered materials (variants) |
| EP3210749A1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-08-30 | Flon Project S.r.l. | Device and method for extruding a strip or sheet of ptfe material |
| RU2641798C1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-01-22 | Владимир Евсеевич Перельман | Method for forming long-length rod articles with maximum cross-sectional area on single auger presses of equal or larger cross-sectional area of auger path and device for its implementation |
| RU2780064C1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-09-19 | Митринюк Анжела Юрьевна | Device for producing long rod products from discrete or plasticized materials |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU992187A1 (en) * | 1980-12-17 | 1983-01-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева | Nozzle for moulding ceramic articles |
| SU1041294A1 (en) * | 1981-10-06 | 1983-09-15 | Государственный Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им.П.П.Будникова | Method and apparatus for making multiple-layer extruded products |
| DE10208752A1 (en) * | 2001-03-01 | 2003-07-10 | Ngk Insulators Ltd | Ceramic honeycomb extrusion apparatus and method for extruding ceramic honeycomb using such an apparatus |
| RU2272707C2 (en) * | 2004-04-12 | 2006-03-27 | Светлана Брониславовна Зубро | Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same |
| RU2330755C2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-08-10 | Сергей Николаевич Канджа | Device for extrusion of plasticised ceramic mass |
-
2012
- 2012-03-05 RU RU2012108176/03A patent/RU2489253C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU992187A1 (en) * | 1980-12-17 | 1983-01-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева | Nozzle for moulding ceramic articles |
| SU1041294A1 (en) * | 1981-10-06 | 1983-09-15 | Государственный Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им.П.П.Будникова | Method and apparatus for making multiple-layer extruded products |
| DE10208752A1 (en) * | 2001-03-01 | 2003-07-10 | Ngk Insulators Ltd | Ceramic honeycomb extrusion apparatus and method for extruding ceramic honeycomb using such an apparatus |
| RU2272707C2 (en) * | 2004-04-12 | 2006-03-27 | Светлана Брониславовна Зубро | Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same |
| RU2330755C2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-08-10 | Сергей Николаевич Канджа | Device for extrusion of plasticised ceramic mass |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014193260A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Gubenko Lev Anatolyevich | Method and device for extruding plasticized powdered materials (variants) |
| EP3006175A4 (en) * | 2013-05-29 | 2017-03-01 | Obshchestvo s Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Avtoklavy Vysokogo Davleniya I Temperatury" | Method and device for extruding plasticized powdered materials (variants) |
| US10220560B2 (en) | 2013-05-29 | 2019-03-05 | Obshchestvo s ogranichennoy otvetstvennostyu “Avtoklavy vysokogo davleniya i temperatury” | Device for extruding plasticized masses and plastic powdered materials |
| EP3210749A1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-08-30 | Flon Project S.r.l. | Device and method for extruding a strip or sheet of ptfe material |
| RU2641798C1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-01-22 | Владимир Евсеевич Перельман | Method for forming long-length rod articles with maximum cross-sectional area on single auger presses of equal or larger cross-sectional area of auger path and device for its implementation |
| RU2780064C1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-09-19 | Митринюк Анжела Юрьевна | Device for producing long rod products from discrete or plasticized materials |
| RU2782609C1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-10-31 | Митринюк Анжела Юрьевна | Method for producing long rod products from discrete or plasticized materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104226711B (en) | A kind of many angular extrusion dies and manufacturing process | |
| RU2489253C1 (en) | Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions) | |
| CN103551415B (en) | Variable cross-section twisting and molding device and method for metal material | |
| KR100364043B1 (en) | A manufacturing device and method of the curved metal tube and rod with a arbitrary section | |
| CN108097733B (en) | Extrusion-torsion composite processing die and method capable of realizing multidirectional shearing | |
| JP6212118B2 (en) | Austenitic steel high-strength rod production method and rod produced by the method | |
| CN103785702A (en) | Vortex extrusion type large-plastic deformation device | |
| WO2014193260A1 (en) | Method and device for extruding plasticized powdered materials (variants) | |
| TWI597106B (en) | Double-acting variable cross-section extrusion device and extrusion method | |
| US971838A (en) | Process of making tubular metal walls. | |
| RU2272707C2 (en) | Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same | |
| RU2780064C1 (en) | Device for producing long rod products from discrete or plasticized materials | |
| KR100855047B1 (en) | Method for compacting powder materials into articles and a mold for implementing the method | |
| RU2782609C1 (en) | Method for producing long rod products from discrete or plasticized materials | |
| RU2388566C2 (en) | Method to produce titanium alloys with sub microcrystalline strain structure allowing intensive plastic strain | |
| RU2492965C1 (en) | Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions) | |
| RU2570268C1 (en) | Method of plastic structuring of metal | |
| RU2641798C1 (en) | Method for forming long-length rod articles with maximum cross-sectional area on single auger presses of equal or larger cross-sectional area of auger path and device for its implementation | |
| RU2790693C1 (en) | Method for producing long hollow products from discrete or plasticized materials | |
| JP6750781B2 (en) | Molding method and molded body of plant-based material | |
| RU2510745C2 (en) | Pelletising screw extruder | |
| EP3006185A1 (en) | Method and device for forming long hollow articles (variants) | |
| RU2790694C1 (en) | Device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials | |
| RU2498900C1 (en) | Method of forming long-length sheets from plasticised materials and device to this end | |
| RU2693280C2 (en) | Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150507 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160306 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161210 |