RU2572268C1 - Method of volume pressing of brickets out of powder material and device for this method implementation - Google Patents
Method of volume pressing of brickets out of powder material and device for this method implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572268C1 RU2572268C1 RU2014124242/02A RU2014124242A RU2572268C1 RU 2572268 C1 RU2572268 C1 RU 2572268C1 RU 2014124242/02 A RU2014124242/02 A RU 2014124242/02A RU 2014124242 A RU2014124242 A RU 2014124242A RU 2572268 C1 RU2572268 C1 RU 2572268C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- compression
- matrix cavity
- pressing
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Press Drives And Press Lines (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к технологиям и оборудованию для прессования порошкообразных материалов и может быть использована для получения брикетов из мелкодисперсных порошков, вводимых в расплавы металлов в качестве легирующих добавок, порошкообразных сыпучих материалов и металлических отходов для металлургического передела.The group of inventions relates to technologies and equipment for pressing powdered materials and can be used to obtain briquettes from fine powders introduced into metal melts as alloying additives, powdered bulk materials and metal waste for metallurgical processing.
Аналогом может служить известная пресс-форма для прессования порошка, содержащая верхнее и нижнее основания. В верхнем основании установлен верхний пуансон, имеющий возможность упругого перемещения в плоскости, перпендикулярной его оси, и в направлении параллельном его оси, благодаря наличию в нем пазов для размещения упругих элементов, которые контактируют с верхним пуансоном. Верхнее основание имеет четыре направляющих скоса, которые обеспечивают перемещение подвижных стенок матрицы, состоящей из шести пластин. На нижнем основании, предназначенном для крепления на столе пресса, размещен нижний пуансон, имеющий возможность упругого перемещения в плоскости, перпендикулярной его оси, за счет упругих элементов, которые размещены в пазах нижнего основания. Кроме того, на нижнем основании установлена одна пара подвижных смежных стенок матрицы - правая и передняя, имеющая возможность упругого перемещения в плоскости, перпендикулярной нижнему пуансону. Другая пара подвижных смежных стенок матрицы - левая и задняя установлена на упругие элементы в пазах нижнего основания. Торцевые стороны этих стенок могут контактировать с рабочей поверхностью верхнего пуансона, а их боковые поверхности прилегать к нижнему пуансону. Также на нижнем основании установлены четыре перемещающихся клина, контактирующих со стенками матрицы и со скосами верхнего основанияAn analogue can be a known mold for pressing powder containing upper and lower bases. An upper punch is installed in the upper base, which has the possibility of elastic movement in a plane perpendicular to its axis and in a direction parallel to its axis, due to the presence of grooves in it to accommodate elastic elements that are in contact with the upper punch. The upper base has four bevel guides that provide movement of the movable walls of the matrix, consisting of six plates. On the lower base, intended for mounting on the press table, there is a lower punch having the possibility of elastic movement in a plane perpendicular to its axis due to elastic elements that are placed in the grooves of the lower base. In addition, on the lower base there is one pair of movable adjacent matrix walls - the right and the front, with the possibility of elastic movement in a plane perpendicular to the lower punch. Another pair of movable adjacent matrix walls - the left and the back are mounted on elastic elements in the grooves of the lower base. The end faces of these walls can come into contact with the working surface of the upper punch, and their side surfaces are adjacent to the lower punch. Also, four moving wedges in contact with the matrix walls and with the bevels of the upper base are installed on the lower base
(А.С. СССР №1268285, кл. B22F 3/02. Пресс-форма для прессования порошка / Вайцехович С.М., Мишулин А.А. и др. - Заявитель и патентообладатель НПО "ЦНИИТМАШ" (RU); 3852144/22-02 заявка от 04.02.1985, опубл. 07.11.1986, Бюл. №41).(A.S. USSR No. 1268285, class B22F 3/02. Mold for powder pressing / Vaysekhovich S.M., Mishulin A.A. et al. - Applicant and patent holder of NPO TsNIITMASH (RU); 3852144 / 22-02 application dated 02/04/1985, published on 11/07/1986, Bull. No. 41).
Недостатком конструкции пресс-формы является жесткая связь между нижним основанием и нижним пуансоном, ограничивающая диапазон возможного перемещения нижнего пуансона, а вместе с ним и пары смежных стенок матрицы - правой и передней, в направлении вертикальной оси (таблица 1), что в процессе прессования приводит к смещению общего гипотетического центра прессовки в сторону нижнего основания, и, как следствие, к образованию «застойных зон» в месте контакта смежных стенок матрицы и нижнего пуансона, что снижает качество конечного изделия.The drawback of the mold design is the rigid connection between the lower base and the lower punch, limiting the range of possible movement of the lower punch, and with it the pairs of adjacent matrix walls — the right and the front, in the direction of the vertical axis (table 1), which leads to to the displacement of the common hypothetical center of pressing towards the lower base, and, as a consequence, to the formation of "stagnant zones" at the contact point of adjacent walls of the matrix and the lower punch, which reduces the quality of the final product.
У торца неподвижного пуансона частицы порошка передвигаются в процессе прессования на меньшее расстояние из-за трения о стенки. Кроме кинематических условий потери усилия прессования на внешнее трение зависят от коэффициента трения в паре материал прессуемого брикета - материал пресс-формы, склонности к схватыванию в этой паре, качества обработки стенок пресс-формы, наличие смазок, высоты прессуемого брикета.At the end of the stationary punch, the powder particles move during the pressing process to a shorter distance due to friction against the walls. In addition to the kinematic conditions, the loss of pressing force on external friction depends on the coefficient of friction in the pair of the material of the pressed briquette - the material of the mold, the tendency to set in this pair, the quality of the processing of the walls of the mold, the presence of lubricants, the height of the pressed briquette.
Прототипом предлагаемого технического решения является пресс-форма для прессования брикетов из порошкообразного материала.The prototype of the proposed technical solution is a mold for pressing briquettes from a powder material.
Пресс-форма содержит верхнее основание с размещенным в нем верхним пуансоном, нижнее основание с размещенным в нем нижним пуансоном. В нижнем основании дополнительно попарно напротив друг друга размещены боковые пуансоны, выполненные с возможностью перемещения навстречу друг другу, при этом каждая пара перемещается в своей плоскости. Матричная полость образована верхней, нижней и четырьмя боковыми пластинами, каждая из которых контактирует с рабочей поверхностью одного из пуансонов и выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения к центру посредством связанного с ней пуансона и перемещения в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения пуансона, за счет смещения смежных с ней боковых пластин. Обеспечивается повышение качества брикетов за счет исключения застойных зон при прессовании. В матричную полость пресс-формы помещают порошок. Прессование проводят либо одновременным перемещением всех пластин в сторону общего геометрического центра, с последующим реверсированием их перемещения, либо перемещением расположенных друг напротив друга боковых пластин, либо перемещением верхней и нижней пластин, либо перемещением пары боковых пластин. При этом пресс-форма содержит контактирующие между собой пластины, имеющие возможность поступательного перемещения в сторону общего геометрического центра. Пресс-форма оснащена верхним и нижним основаниями: в верхнем основании размещен верхний пуансон, в нижнем основании - нижний и боковые пуансоны, причем пластины размещены в основаниях и каждая из пластин контактирует с одним из пуансонов, которые имеют возможность возвратно-поступательного перемещения посредством привода.The mold contains an upper base with an upper punch placed therein, a lower base with a lower punch placed therein. In the lower base, side punches are additionally arranged in pairs opposite each other, arranged to move towards each other, with each pair moving in its plane. The matrix cavity is formed by the upper, lower and four side plates, each of which is in contact with the working surface of one of the punches and is made with the possibility of reciprocating movement to the center by means of the associated punch and moving in a plane perpendicular to the direction of movement of the punch due to the displacement of adjacent with her side plates. The quality of briquettes is improved by eliminating stagnant zones during pressing. Powder is placed in the mold cavity of the mold. Pressing is carried out either by simultaneously moving all the plates towards a common geometric center, followed by reversing their movement, or by moving opposite side plates, or by moving the upper and lower plates, or by moving a pair of side plates. In this case, the mold contains plates in contact with each other, with the possibility of translational movement towards a common geometric center. The mold is equipped with upper and lower bases: the upper punch is placed in the upper base, the lower and side punches are located in the lower base, and the plates are placed in the bases and each of the plates contacts one of the punches, which have the possibility of reciprocating movement by means of a drive.
(Патент на изобретение №2510308 Российской Федерации, МПК (7) B22F 3/02, B22F 3/03, B30B 15/02. Пресс-форма для прессования брикетов из порошкообразного материала / С.М. Вайцехович, Г.Г. Кривенко, А.В. Бараев, Г.П. Ефременко, А.А. Красуля, Г.М. Домрачев (Россия) - заявитель и патентообладатель ФГУП «НПО «Техномаш» (RU); 2012144249 заявка от 18.10.2012, опубл. 27.03.2014, Бюл. №9). (Patent for invention No. 2510308 of the Russian Federation, IPC (7)
Основным общим недостатком рассмотренных выше технических решений является невозможность производить многоэтапное деформирование методами осадки-раздачи со сменой направлений формообразования, заключающимися в смене схемы деформирования, например сжатия на растяжение в цикле формообразования, при котором направление движения исполнительных органов (пластин) должны иметь возможность изменять направление перемещения по трем координатным осям декартовой системы координат, равноценно, как в одном, так и в противоположном направлениях.The main common drawback of the technical solutions discussed above is the inability to perform multi-stage deformation by precipitation-distribution methods with a change in the direction of shaping, consisting in a change in the deformation pattern, for example, compression in tension in the shaping cycle, in which the direction of movement of the actuators (plates) should be able to change the direction of movement along the three coordinate axes of the Cartesian coordinate system, is equivalent, both in one and in the opposite direction x.
Невозможность изменять направления перемещения пластин в процессе формообразования на противоположные не позволяет использовать пресс-форму для реализации немонотонных схем деформирования с чередованием сжатие-растяжение, которые согласно современным математическим моделям пластического формоизменения способствуют получению научно-обоснованного заранее спроектированного положительного результата, заключающегося в повышении качества прессовок, включающего повышение плотности и равномерности ее распределение по объему прессовки, а также расширение технологических возможностей способа прессования.The inability to change the direction of movement of the plates during shaping to the opposite does not allow the use of a mold for the implementation of non-monotonous deformation schemes with alternating compression-tension, which, according to modern mathematical models of plastic forming, contribute to obtaining a scientifically-based, pre-engineered positive result, which consists in improving the quality of the compacts, including increasing the density and uniformity of its distribution over the volume of the press wakes, as well as expanding the technological capabilities of the pressing method.
Техническим результатом группы изобретений является расширение технологических возможностей прессования за счет создания гибкой связи между сборными элементами деформирующего инструмента и обрабатываемой заготовки, повышения качества прессования за счет исключения «застойных» зон порошка при его прессовании.The technical result of the group of inventions is the expansion of the technological capabilities of pressing by creating a flexible connection between the prefabricated elements of the deforming tool and the workpiece, increasing the quality of pressing by eliminating the "stagnant" zones of the powder when it is pressed.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе объемного прессования брикетов из порошкообразного материала, включающем размещение материала в замкнутой матричной полости, образованной шестью пластинами, и деформирующие нагружение материала с помощью пластин, деформирующие нагружение материала осуществляют посредством попарного возвратно-поступательного перемещения упомянутых пластин в сторону общего геометрического центра матричной полости и от общего геометрического центра матричной полости с обеспечением схемы прессования, включающей сжатие-сжатие-сжатие, сжатие-растяжение-сжатие и/или сжатие-растяжение-растяжение. Устройство для объемного прессования брикетов из порошкообразного материала, содержащее верхнее основание с размещенным в нем верхним пуансоном со штоком, нижнее основание с размещенным в нем нижним пуансоном со штоком и установленными попарно напротив друг друга боковыми пуансонами со штоками, шесть пластин, размещенных своими рабочими поверхностями в сторону общего геометрического центра с образованием замкнутой матричной полости и контактирующих своими обратными плоскостями с соответствующими пуансонами, при этом рабочие поверхности пластин контактируют с боковыми поверхностями смежных с ними пластин, при этом пластины выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения с обеспечением перемещения в сторону общего геометрического центра матричной полости посредством пуансонов и с обеспечением перемещения от общего геометрического центра матричной полости посредством выталкивателей, установленных попарно со штоками и контактирующих с торцевыми поверхностями пластин, при этом выталкиватели снабжены упругими элементами для поддержания постоянного контакта между смежными пластинами.The specified technical result is ensured by the fact that in the method of volumetric pressing of briquettes from a powder material, comprising placing the material in a closed matrix cavity formed by six plates, and deforming the loading of the material using the plates, deforming the loading of the material is carried out by pairwise reciprocating movement of the said plates to the side the common geometric center of the matrix cavity and from the common geometric center of the matrix cavity with compression schemes, including compression-compression-compression, compression-tension-compression and / or compression-tension-tension. A device for volumetric pressing of briquettes of a powdered material, comprising an upper base with an upper punch with a rod located in it, a lower base with a lower punch with a rod located in it and side punches with rods installed in pairs opposite each other, six plates placed with their working surfaces in side of the common geometric center with the formation of a closed matrix cavity and contacting their reverse planes with the corresponding punches, while working the plates are in contact with the lateral surfaces of adjacent plates, while the plates are made with the possibility of reciprocating movement to ensure movement towards the common geometric center of the matrix cavity by means of punches and to ensure movement from the common geometric center of the matrix cavity by means of ejectors installed in pairs with rods and contacting with the end surfaces of the plates, while the ejectors are equipped with elastic elements to maintain a constant Foot contact between adjacent plates.
Способ реализует режимы немонотонного деформирования, характеризующиеся тем, что в процессе деформирования меняется как схема напряженно-деформированного состояния материала заготовки, так и направление приращений главных деформаций. Метод реализации способа состоит в одновременном и последовательном изменении направлений перемещения каждой пары пластин в отдельно взятой плоскости трехмерного пространства декартовой системы координат.The method implements non-monotonous deformation modes, characterized in that in the process of deformation, both the stress-strain state diagram of the workpiece material and the direction of increments of the main deformations change. The method for implementing the method consists in simultaneously and sequentially changing the directions of movement of each pair of plates in a single plane of the three-dimensional space of the Cartesian coordinate system.
Расширение технологических возможностей прессования выражается в появлении возможности получать не только брикеты из порошковых материалов для спекания, но и компакты из металлических отходов для металлургического передела, а также возможность получать прессовки не только в кубической форме, но и в форме параллелепипеда за счет изменения скоростей перемещения пуансонов. При этом следует учесть, что, чем меньше скорость перемещения, тем длиннее ребро брикета в данном направлении.The expansion of technological capabilities of pressing is expressed in the opportunity to obtain not only briquettes from powder materials for sintering, but also compacts from metal waste for metallurgical processing, as well as the ability to receive compacts not only in cubic form, but also in the form of a parallelepiped by changing the speeds of movement of the punches . It should be borne in mind that, the lower the speed of movement, the longer the edge of the briquette in this direction.
Повышение качества брикета, выражающееся в улучшении его структуры, обеспечивается за счет устранения несплошности материала по объему прессовки, например при смене вектора направления основного усилия попеременно между тремя взаимно перпендикулярными осями (X, Y, Z) с одновременным сжатием-растяжением, при котором центральные слои принудительно перемещаются на периферию заготовки. При этом действие тангенциальных сил на поверхности компактируемой заготовки, направленных параллельно оси прессования, совместно с тангенциальными силами, направленными перпендикулярно оси прессования, приводит к перемешиванию составных частей структуры заготовки (и, как следствие, к более плотной и равномерной их упаковке) при меньшем наружном давлении.Improving the quality of the briquette, which is reflected in the improvement of its structure, is ensured by eliminating the discontinuity of the material in the pressing volume, for example, when changing the direction vector of the main force alternately between three mutually perpendicular axes (X, Y, Z) with simultaneous compression-tension, in which the central layers Forcibly moved to the periphery of the workpiece. In this case, the action of tangential forces on the surface of the compacted workpiece directed parallel to the pressing axis, together with tangential forces directed perpendicular to the pressing axis, leads to mixing of the components of the workpiece structure (and, as a consequence, to their denser and more uniform packaging) with lower external pressure .
Устройство выполнено таким образом, что каждая пластина, как и противолежащая ей другая пластина, образующая с ней пару, уравновешиваются между собой, а также произведенные относительные обжатия материала заготовки и соответствующие этому удельные усилия, имеют возможность перемещаться одновременно последовательно по трем взаимно перпендикулярным плоскостям координатных осей трехмерного Декартового пространства в сторону общего геометрического центра либо от него. Таким образом, прессование брикета осуществляется путем одновременного обжатия материала заготовки как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, с абсолютным обжатием в горизонтальном направлении, равным, меньшим или большим абсолютному обжатию в вертикальном направлении, и с удельным усилием в горизонтальном направлении, равным удельному усилию в вертикальном направлении. При этом прессование производят циклично, одновременно последовательно по трем взаимно перпендикулярным осям пространственной прямоугольной системы координат, одновременно и попарно в направлении каждой координатной оси с чередованием направления действия усилий сжатия-растяжения то в сторону приближения к общему геометрическому центру системы координат, то с отдалением от него с увеличением значений удельных усилий и уменьшением абсолютных значений обжатий при каждой смене цикла.The device is designed in such a way that each plate, as well as the other plate opposite it, forming a pair with it, are balanced with each other, as well as the relative compression of the workpiece material and the corresponding specific forces, have the ability to move simultaneously sequentially along three mutually perpendicular planes of coordinate axes three-dimensional Cartesian space in the direction of the general geometric center or away from it. Thus, the briquette is pressed by simultaneously compressing the workpiece material in both vertical and horizontal directions, with absolute compression in the horizontal direction equal to, less than or greater than the absolute compression in the vertical direction, and with a specific force in the horizontal direction equal to the specific force in the vertical direction. In this case, the pressing is carried out cyclically, simultaneously sequentially along three mutually perpendicular axes of the spatial rectangular coordinate system, simultaneously and in pairs in the direction of each coordinate axis, alternating the direction of action of the compression-tension forces, either towards the general geometric center of the coordinate system, or away from it with an increase in the values of specific forces and a decrease in the absolute values of reductions with each change of cycle.
Контактирующие между собой пары пластин образуют замкнутую полость, и при перемещении одновременно последовательно по трем взаимно перпендикулярным осям координат трехмерного пространства в сторону общего геометрического центра и попарно навстречу друг другу уравновешивают между парами пластин произведенные ними относительные обжатия материала заготовки и соответствующие этому удельные усилия.The pairs of plates in contact form a closed cavity, and when simultaneously moving along three mutually perpendicular coordinate axes of the three-dimensional space towards the common geometric center and pairwise towards each other, they balance the relative compression of the workpiece material and the specific forces corresponding to this.
Известно, что относительные перепады плотности порошковой массы по контуру пресс-формы в полтора раза превышают послойные перепады и в два раза - перепады в средней части слоев. При этом повышение давления практически не влияет на величину перепадов.It is known that the relative differences in the density of the powder mass along the contour of the mold are one and a half times higher than the layered drops and two times higher than the drops in the middle part of the layers. Moreover, the increase in pressure practically does not affect the magnitude of the differences.
Устранив несплошность материала внутри прессовки, можно улучшить качество структуры материала. Например, путем принудительного перемещения центральных слоев на периферию заготовки при одновременном сжатии частиц порошка.By eliminating the discontinuity of the material inside the compact, the quality of the material structure can be improved. For example, by forcibly moving the central layers to the periphery of the workpiece while compressing the powder particles.
Известно (Михалевич В.М., Вайцехович С.М. Разработка процессов немонотонного деформирования порошковых материалов. В сб.: Пути повышения эффективности производственного и научного потенциала на предприятиях машиностроения. Обл. МТК, Винница, 1988, с. 15-16), что при монотонном процессе деформирования, обусловленном какой-либо одной схемой деформации, например либо сжатием, либо растяжением, в материале заготовки накапливаются микроповреждения структуры, которые и приводят к разрушению заготовки задолго до достижения последней оптимального уровня физико-механических свойств.It is known (Mikhalevich V.M., Vaytsekhovich S.M. Development of nonmonotonic deformation of powder materials. In Sat: Ways to increase the efficiency of production and scientific potential at engineering enterprises. Region MTK, Vinnitsa, 1988, p. 15-16), that during a monotonous deformation process caused by any one deformation scheme, for example, either by compression or tension, microdamage to the structure accumulate in the workpiece material, which leads to the destruction of the workpiece long before the last optimum ovnya physico-mechanical properties.
Процессы немонотонного деформирования построены на совмещении или чередовании различных схем деформации, например сжатии-растяжении, осадки, скручивания заготовки в вертикальном направлении и раздачи ее в горизонтальном направлении, и наоборот. Термин «немонотонная» обозначает, что в процессе деформирования меняться как схема напряженно-деформированного состояния материала, так и направление приращений главных деформаций.Non-monotonic deformation processes are based on combining or alternating various deformation schemes, for example, compression-tension, upsetting, twisting the workpiece in the vertical direction and distributing it in the horizontal direction, and vice versa. The term "non-monotonic" means that in the process of deformation, both the pattern of the stress-strain state of the material and the direction of increments of the main deformations change.
Сущность заявленной группы изобретений поясняется схемой кинематического взаимодействия пластин составной сборной матрицы (фиг. 1-6) и графическими материалами, поясняющими работу пресс-формы: в исходном положении (фиг. 7-9), в конечном положении (фиг. 10-12), в момент загрузки порошка (фиг. 13) и выгрузки брикета (фиг. 14):The essence of the claimed group of inventions is illustrated by the diagram of the kinematic interaction of the plates of the composite precast matrix (Fig. 1-6) and graphic materials explaining the operation of the mold: in the initial position (Fig. 7-9), in the final position (Fig. 10-12) , at the time of loading the powder (Fig. 13) and unloading the briquette (Fig. 14):
на фигуре 1 - Схема взаимодействия пластины 9 с боковыми пластинами 11, 12, пластинами противодавления 22, 28 и упругими элементами 34, 40 с боковым подпором пластин 13, 14;figure 1 - Scheme of interaction of the
на фигуре 2 - Схема взаимодействия пластины 10 с боковыми пластинами 13, 14, пластинами противодавления 21, 27 и упругими элементами 33, 39 с боковым подпором пластин 11, 12; figure 2 is a diagram of the interaction of the
на фигуре 3 - Схема взаимодействия пластины 11 с боковыми пластинами 10, 12, пластинами противодавления 25, 31 и упругими элементами 37, 43 с боковым подпором пластин 9, 13.figure 3 is a diagram of the interaction of the
на фигуре 4 - Схема взаимодействия пластины 12 с боковыми пластинами 10, 14, пластинами противодавления 23, 30 и упругими элементами 35, 42 с боковым подпором пластин 9, 11;figure 4 is a diagram of the interaction of the
на фигуре 5 - Схема взаимодействия пластины 13 с боковыми пластинами 9, 11, пластинами противодавления 24, 39 и упругими элементами 41, 36 с боковым подпором пластин 10, 14;figure 5 is a diagram of the interaction of the
на фигуре 6 - Схема взаимодействия пластины 14 с боковыми пластинами 9, 13, пластинами противодавления 26, 32 и упругими элементами 38, 44 с боковым подпором пластин 10, 12;figure 6 is a diagram of the interaction of the
на фигуре 7 - Схема пресс-формы, начальное положение - вид спереди, разрез в плоскости ZOX;figure 7 is a diagram of the mold, the initial position is a front view, a section in the ZOX plane;
на фигуре 8 - Схема пресс-формы, начальное положение - вид сверху, поперечный разрез в плоскости XOY, сечение Б-Б;figure 8 is a diagram of the mold, the initial position is a top view, a cross section in the XOY plane, section BB;
на фигуре 9 - Схема пресс-формы, начальное положение - вид слева, продольный разрез в плоскости ZOY, сечение А-А;figure 9 is a diagram of the mold, the initial position is a left view, a longitudinal section in the ZOY plane, section AA;
на фигуре 10 - Схема пресс-формы, конечное положение - вид спереди, разрез в плоскости ZOX;figure 10 is a diagram of the mold, the final position is a front view, a section in the ZOX plane;
на фигуре 11 - Схема пресс-формы, конечное положение - вид сверху, поперечный разрез в плоскости XOY, сечение Г-Г;figure 11 is a diagram of the mold, the final position is a top view, a cross section in the XOY plane, section G-D;
на фигуре 12 - Схема пресс-формы, конечное положение - вид слева, продольный разрез в плоскости ZOY, сечение В-В;figure 12 is a diagram of the mold, the final position is a left view, a longitudinal section in the ZOY plane, section bb;
на фигуре 13 - Схема пресс-формы, вид спереди в положении загрузки порошкового материала, разрез в плоскости ZOX;figure 13 is a diagram of the mold, a front view in the loading position of the powder material, a section in the ZOX plane;
на фигуре 14 - Схема пресс-формы, вид спереди в положении извлечения прессованного брикета, разрез в плоскости ZOX;figure 14 is a diagram of the mold, a front view in the extraction position of the pressed briquette, a cut in the ZOX plane;
на фигуре 15 - Схема пресс-формы, конечное положение - вид сверху, поперечный разрез в плоскости XOY, конечное положение при получении брикета (поз. 45) по схеме сжатие-растяжение-сжатие.figure 15 is a diagram of the mold, the final position is a top view, a cross section in the XOY plane, the final position when receiving the briquette (pos. 45) according to the compression-tension-compression scheme.
Устройство для прессования брикетов из порошкового материала (фиг. 7), выполнено из двух сборных-разборных соединенных, соединенных друг с другом оснований: нижнего 1 и верхнего 2. Верхнее основание имеет возможность крепления к подвижной плите пресса (показано штрихпунктирной линией), а нижнее - к столу пресса (показано штрихпунктирной линией).A device for pressing briquettes of powder material (Fig. 7) is made of two collapsible connected, connected to each other, bases: lower 1 and upper 2. The upper base has the ability to be attached to the movable plate of the press (shown by a dot-dash line), and the lower - to the press table (shown by a dash-dot line).
Пресс-форма закрепляется на прессе, при этом нижнее основание 1 крепится к столу пресса, а верхнее основание 2 - на ползуне пресса.The mold is fixed on the press, while the
Обозначение позиций на фигурах 7-14:The designation of the positions in figures 7-14:
Vп - скорость перемещения стенки матрицы 
3-4, 5-6, 7-8 - парные пуансоны, направлены друг против друга и перемещаются навстречу друг другу;3-4, 5-6, 7-8 - pair punches, directed against each other and move towards each other;
9-10, 11-12, 13-14 - пластины - парные стенки матрицы образуют закрытую матричную полость;9-10, 11-12, 13-14 - plates - paired matrix walls form a closed matrix cavity;
15-16, 17-18, 19-20 - гидроцилиндры, предназначены для перемещения пуансонов в сторону геометрического центра и обратно;15-16, 17-18, 19-20 - hydraulic cylinders, designed to move the punches towards the geometric center and back;
21-22, 23-24, 25-26 и 27-28, 29-30, 31-32 - штоки, выполняют две функции, с одной стороны, при движении пуансона в сторону геометрического центра, создают усилия противодавления (Pпр) и бокового давления (Pбок), воздействием на торцы пластин, рабочие поверхности которых перпендикулярны пуансону, с другой стороны - при движении пуансона в сторону от геометрического центра оказывают силовое воздействие на торцы пластин, рабочие поверхности которых перпендикулярны пуансону, прижимают пластину к пуансону и обеспечивают тем самым силовой контакт между пластинами, способствуют поддержанию постоянного контакта между смежными пластинами;21-22, 23-24, 25-26 and 27-28, 29-30, 31-32 - rods, perform two functions, on the one hand, when the punch moves in the direction of the geometric center, create back pressure forces (P CR ) and lateral pressure (P side ), acting on the ends of the plates, the working surfaces of which are perpendicular to the punch, on the other hand, when the punch moves away from the geometric center, they exert a force on the ends of the plates, the working surfaces of which are perpendicular to the punch, press the plate against the punch and ensure that most force contact between the plates they contribute to maintaining constant contact between adjacent plates;
33-34, 35-36, 37-38 и 39-40, 41-42, 43-44 - упругие элементы для поддержания постоянного контакта между стенками пластин.33-34, 35-36, 37-38 and 39-40, 41-42, 43-44 - elastic elements to maintain constant contact between the walls of the plates.
В верхнем основании размещен пуансон 4 с гидроцилиндром 16, штоками 22 и 28, а также упругими элементами 34 и 40.In the upper base there is a
В торце нижнего основания 1 размещен нижний пуансон 3 с гидроцилиндром 15, штоками 21 и 27, упругими элементами 33 и 39, в боковых стенках - слева и справа относительно вертикальной оси установлены попарно напротив друг друга боковые пуансоны 5-6 и 7-8, опирающиеся на гидроцилиндры 17-18 и 19-20, вокруг которых расположены штоки 23 и 30, 24 и 29 с упругими элементами 35 и 42, 3 и 41 соответственно.At the end of the
Таким образом каждый пуансон подпирается гидроцилиндром, вокруг каждого пуансона размещены два штока, оснащенных упругими элементами. Пуансоны расположены попарно - напротив друг друга и имеют возможность перемещаться навстречу друг к другу в плоскости XOZ. Боковые пуансоны (5-6) и (7-8) так же попарно расположены друг против друга и перемещаются навстречу друг к другу - каждая пара пуансонов в своей плоскости: пуансоны 5-6 в плоскости XOY, а пуансоны 7-8 - в плоскости YOZ. Порядок плоскостей условный, так же, как и связанная с ними соответствующая пара пуансонов.Thus, each punch is supported by a hydraulic cylinder, two rods equipped with elastic elements are placed around each punch. Punches are arranged in pairs - opposite each other and have the ability to move towards each other in the XOZ plane. Side punches (5-6) and (7-8) are also paired against each other and move towards each other - each pair of punches in its plane: punches 5-6 in the XOY plane, and punches 7-8 in the plane YOZ. The order of the planes is conditional, as well as the corresponding pair of punches associated with them.
Рабочие поверхности пуансонов контактируют с пластинами 9, 10, 11, 12, 13, 14, образующими сборно-разборную матрицу. Каждый пуансон перемещает контактирующую с ним пластину в направлении к центру (или от центра), при этом перемещаемая им пластина имеет дополнительно две степени свободы перемещения в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения пуансона, за счет смещения смежных с ней боковых пластин, которые также перемещаются под действием соответствующего каждой из них пуансона.The working surface of the punches in contact with the
На плите ползуна пресса, на столе пресса и по периметру пресс-формы устанавливаются гидравлические цилиндры (15-16), (17-18), (19-20), подсоединенные к гидростанции, штоки которых перемещают пуансоны (3-4), (5-6) и (7-8) в направлении к единому геометрическому центру пресс-формы, и гидравлические цилиндры (21-22), (23-24), (25-26), (27-28), (29-30), (31-32), подсоединенные к гидростанции, штоки которых перемещают планки (9-10), (11-12) и (13-14) в плоскостях, перпендикулярных плоскостям перемещения пуансонов, контактируя с их боковыми поверхностями. Попарно со штоками установлены устройства противодавления (33-34), (35-36), (37-38), (39-40), (41-42), (43-44), контактирующие с торцевыми поверхностями боковых пластин, выполняющих роль упругих элементов, когда перемещение выталкивателей направлено в сторону от центра пресс-формы, и роль пуансонов - когда перемещение выталкивателей направлено в сторону общего геометрического центра.On the slider plate of the press, on the press table and around the perimeter of the mold, hydraulic cylinders (15-16), (17-18), (19-20) are installed, connected to the hydraulic station, the rods of which move the punches (3-4), ( 5-6) and (7-8) in the direction of the single geometric center of the mold, and hydraulic cylinders (21-22), (23-24), (25-26), (27-28), (29- 30), (31-32), connected to the hydraulic power station, the rods of which move the straps (9-10), (11-12) and (13-14) in planes perpendicular to the planes of movement of the punches, in contact with their side surfaces. Counter-pressure devices (33-34), (35-36), (37-38), (39-40), (41-42), (43-44) in contact with the end surfaces of the side plates performing the role of the elastic elements when the movement of the ejectors is directed away from the center of the mold, and the role of the punches when the movement of the ejectors is directed toward the common geometric center.
Перемещение пластины под действием сопряженного с ним пуансона будем называть "ведущим" перемещением. Перемещение пластины под действием сопряженной с ней, входящей в сборную матрицу другой пластины будем называть "ведомым" перемещением. Таким образом, пластины, образующие сборную матрицу, выступают в двух ипостасях в зависимости от их направления перемещения относительно геометрического центра пресс-формы.The movement of the plate under the action of the punch associated with it will be called the “leading” movement. The movement of the plate under the action of a plate adjacent to it, which is part of the prefabricated matrix of another plate, will be called the “driven” movement. Thus, the plates forming the precast matrix act in two guises depending on their direction of movement relative to the geometric center of the mold.
Реализацию указанных действий рассмотрим на примере работы пары пластин 9 и 10 сборной матрицы.We will consider the implementation of these actions using the example of the operation of a pair of
При перемещении пластин 9 и 10 в направлении общего геометрического центра пресс-формы (фиг. 1, 2, 7, 8, 9) - пластины являются «ведущими» и реализуют схему прессования-сжатия. В этом случае пластина 9 перемещает пластины 11 и 12 и через них взаимодействует с упругими элементами 34 и 40, а противоположная ей пластина 10 через перемещаемые ею пластины 13 и 14 - с упругими элементами 33 и 39 (фиг. 7, 8), производят уплотнение материала заготовки в направлении плоскостей ZOX и ZOY вдоль оси OZ. Гидроцилиндры и устройства противодавления (21-27) и (22-28) работают в режиме ожидания, перемещаются одновременно с пластинами 9 и 10 в указанном направлении, сохраняя контакт между планками сборной матрицы, не допуская между ними зазора.When moving
Для простого понимания это можно представить следующей кинематической схемой:For a simple understanding, this can be represented by the following kinematic scheme:
с позиции пластины 9 (фиг. 2, 7):from the position of the plate 9 (Fig. 2, 7):
с позиции пластины 10 (фиг. 1, 7).from the position of the plate 10 (Fig. 1, 7).
Стрелка символизирует направление перемещения пластины и направление оказываемого ей давления.The arrow symbolizes the direction of movement of the plate and the direction of the pressure exerted on it.
При перемещении пластин 9 и 10 в направлении от общего геометрического центра пресс-формы (фиг. 3, 4 и 5, 6) пластины 9 и 10 становятся «ведомыми» и реализуют схему прессования сжатие-растяжение прессовки в плоскости ZOX. В этом случае устройства противодавления 21 и 22 становятся «ведущими» (фиг. 10, 11, 12), а штоки гидроцилиндров 15 и 16 выполняют роли упругих элементов, т.е. отходят от заготовки, но не позволяют образовываться зазору между планками матрицы. В этом случае имеет место раздача заготовки в плоскости ZOX в одном направлении по оси OZ.When moving the
Выше отмеченное, можно представить следующей кинематической схемой:The above noted can be represented by the following kinematic scheme:
- с позиции пластины 9 (фиг. 1, 10, 12)- from the position of the plate 9 (Fig. 1, 10, 12)
- с позиции пластины 10 (фиг. 2, 10, 12)- from the position of the plate 10 (Fig. 2, 10, 12)
Аналогичные уравнения, раскрывающие схемы прессования прессовок, запишем и для других парных пластин сборной матрицы. Пластины 12 и 13 сборной матрицы:We write the similar equations that reveal the pressing patterns of the compacts for other paired plates of the precast matrix.
- в случае ведущей пары (фиг. 4, 5, 7, 8).- in the case of a leading pair (Fig. 4, 5, 7, 8).
- в случае ведомой пары (фиг. 4, 5, 10, 11)- in the case of a driven pair (Fig. 4, 5, 10, 11)
Пластины 11 и 14 сборной матрицы:
- в случае ведущей пары (фиг. 3, 6, 8, 9)- in the case of the leading pair (Fig. 3, 6, 8, 9)
- в случае ведомой пары (3, 6, 11, 12)- in the case of a driven pair (3, 6, 11, 12)
Для раздачи заготовки в двух направлениях одной плоскости, например в горизонтальной плоскости XOY в направлениях осей «ox» и «oy», в случае осадки (сжатия) заготовки в направлении оси «oz» плоскости ZOX и ее раздачи в плоскости XOY, кинематические связи пластин сборной матрицы будут выглядеть следующим образом:To distribute the workpiece in two directions of the same plane, for example, in the horizontal XOY plane in the directions of the axes “ox” and “oy”, in case of settling (compression) of the workpiece in the direction of the axis “oz” of the ZOX plane and its distribution in the XOY plane, kinematic connections of the plates The precast matrix will look like this:
- ведущая пара пластин 9 и 10 сборной матрицы (фиг. 1, 2, 7):- a leading pair of
- ведомые пары пластин (12, 13) и (11, 14) сборной матрицы (фиг. 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12):- driven pairs of plates (12, 13) and (11, 14) of the precast matrix (Fig. 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12):
Для раздачи заготовки в других плоскостях кинематические связи строятся аналогично приведенной выше.To distribute the workpiece in other planes, kinematic connections are constructed similarly to the above.
Задача ползуна пресса - соединить обе половины пресс-формы и удерживать их в сжатом состоянии на протяжении всего технологического цикла прессования брикетов.The task of the press slider is to connect both halves of the mold and keep them in a compressed state throughout the entire technological cycle of briquette pressing.
Задача устройств противодавления (21-22), (23-24), (25-26), (27-28), (29-30), (31-32) - производить перемещение пластин при переформовании объемов из куба в прямоугольник и/или из прямоугольника в прямоугольник путем переориентации осей длины и ширины. Задача упругих элементов (33-34, 35-36, 37-38, 39-40, 41-42, 43-44) - поддерживать постоянный контакт между смежными пластинами с целью недопущения между ними зазоров.The task of backpressure devices (21-22), (23-24), (25-26), (27-28), (29-30), (31-32) is to move the plates when the volumes are transformed from a cube into a rectangle and / or from rectangle to rectangle by reorienting the axes of length and width. The task of the elastic elements (33-34, 35-36, 37-38, 39-40, 41-42, 43-44) is to maintain constant contact between adjacent plates in order to prevent gaps between them.
Перемещение упругих элементов фиксируется датчиками движения, которые связаны с системой управления ЧПУ (не показана) и имеют обратную связь, в режиме онлайн, стабилизирующую контакты поверхностей пластин сборной матрицы. Назначение упругих элементов (33-34), (35-36), (37-38), (39-40), (41-42), (43-44) компенсировать зазоры между пластинами разъемной сборной матрицы. Упоры предназначены для фиксации каждого заданного положения пластины по принципу запорных устройств.The movement of elastic elements is recorded by motion sensors that are connected to the CNC control system (not shown) and have online feedback that stabilizes the contacts of the surfaces of the plates of the precast matrix. The purpose of the elastic elements (33-34), (35-36), (37-38), (39-40), (41-42), (43-44) to compensate for the gaps between the plates of the detachable precast matrix. The stops are designed to fix each predetermined position of the plate according to the principle of locking devices.
В общем виде можно сформулировать перемещение планок следующим образом: нижний пуансон 3 связан со штоком гидроцилиндра 15 стола пресса, который имеет возможность перемещения вверх вниз по координате OZ. В направлении вверх и вместе с пуансоном перемещаются пары смежных пластин 11 и 12, опирающихся на него. В тоже время, верхний пуансон 4 связан со штоком гидроцилиндра 16, который имеет возможность перемещения его по вертикальной координате OZ в направлении вниз, а вместе с ним и пару смежных пластин 13 и 14. Кроме того, каждая боковая пластина сборной матрицы имеет возможность принудительного перемещения за счет штоков гидроцилиндров (17-18), (19-20), (21-22), (23-24), (25-26), расположенных соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях с наружной стороны стенок.In general terms, the movement of the slats can be formulated as follows: the
При перемещении боковые смежные планки 11-12 и 13-14 испытывают усилия противодавления боковому смещению в плоскости ZOX со стороны упоров 21-22, 23-24 (фигура 8), в плоскости XOY 23-24, 25-26 (фигура 3), в плоскости ZOY 21, 22 (фигура 10), подпружиненных относительно оснований 1 и 2 упругими элементами 27-28, 29-30 (фигуры 8, 9), 31-32 (фигуры 9, 10). Перемещение упругих элементов фиксируется датчиками движения, которые связаны с системой управления ЧПУ и имеют обратную связь, стабилизирующую контакты поверхностей планок сборной матрицы.When moving the side adjacent strips 11-12 and 13-14 experience backpressure forces to lateral displacement in the ZOX plane from the stops 21-22, 23-24 (figure 8), in the XOY plane 23-24, 25-26 (figure 3), in the
Упругое поджатие пластин необходимо для стабилизации процесса обжатия прессуемого материала с целью сохранения герметичной целостности сборной матрицы, исключая отрывы плоскостей стенок матрицы друг от друга, и создания условий, способствующих раздаче (увеличению площади) прессуемого материала.The elastic compression of the plates is necessary to stabilize the compression process of the pressed material in order to maintain the tight integrity of the precast matrix, excluding the separation of the planes of the matrix walls from each other, and to create conditions conducive to the distribution (increase in area) of the pressed material.
В таблице 1 представлены направления перемещения стенок матрицы по патенту №2510308 и предлагаемого технического решения, откуда видно, что по предложенному техническому решению степень свободы перемещения увеличена в 2 (два) раза.Table 1 presents the directions of movement of the matrix walls according to patent No. 2510308 and the proposed technical solution, which shows that according to the proposed technical solution, the degree of freedom of movement is increased by 2 (two) times.
Пресс-форма работает следующим образом: пресс, основным рабочим ходом вниз, сближает основания 1 и 2 между собой и замыкает пространство внутри матричной полости за счет контактирования между собой пластин: 9, 10, 11, 12, 13 и 14 сборной матрицы. The mold works as follows: the press, with the main working stroke down, brings the
Прессование объемным обжатиемVolumetric compression
Процесс прессования заготовки начинается с перемещения гидроцилиндров 15-16, 17-18, 19-20 от общей гидростанции. По окончании прессования пористой (порошковой) заготовки ползун пресса двигается вверх, поднимая закрепленное на нем верхнее основание 2.The process of pressing the workpiece begins with the movement of the hydraulic cylinders 15-16, 17-18, 19-20 from the total hydroelectric station. At the end of pressing the porous (powder) billet, the press slider moves upward, lifting the
Процесс прессования пористой заготовки рассмотрим с перемещения нижним гидроцилиндром 15 и пуансона 3, который, в свою очередь, перемещает пластину 9 (составное звено разъемной матрицы).The process of pressing a porous preform will be considered with the movement of the lower
Перемещаемая пуансоном 3 пластина 9 в плоскости Z0X является, с одной стороны, опорой для двух смежных пластин 12-13, с другой стороны - она своими боковыми поверхностями контактирует с парой смежных между собой пластин 11 и 14, которые перемещают пластину 9 в плоскости X0Y во взаимно перпендикулярных направлениях [0(+X); 0(-Y)] в соответствии с перемещениями взаимодействующих с ними пуансонов 5 [0(+X)] и 8 [0(-Y)], каждые в своем направлении (фигура 10).The
С противоположной стороны, перемещаемая пуансоном 4 пластина 10 (фигура 7), в плоскости Z0X дополнительно перемещается в плоскости Y0X во взаимно перпендикулярных направлениях [0(-X); 0(+Y)], за счет перемещения пластин 12 [0(-X)] и 13 [0(+Y)], соответствующими пуансонами 6 и 7 (фигура 11).On the opposite side, the
С боковых сторон перемещаемые пуансонами 5, 6 (фиг. 10) пластины 11, 12 в плоскости Z0X дополнительно перемещаются в плоскостях Z0X и Y0X во взаимно перпендикулярных направлениях [0(±Z); 0(±Y)] (фиг. 8) за счет перемещения пластин 10 [0(-Z)], 14 [0(-Z)], 9 [0(+Z)] и 13 [0(+-Y)] (фиг. 10). Аналогично этому, имеют дополнительные степени свободы пластины 13 и 14 за счет перемещения контактирующих с их боковыми сторонами пластин 9, 10, 11 и 12. Таким образом, пластины 9-10, 11-12, 13-14, в совокупности, замыкают составную матрицу, имеющую возможность сжимания и разжимания.From the sides, the
Пластины 9 и 10 (фигура 9) имеют возможность перемещения навстречу друг другу в вертикальном и в горизонтальном направлениях за счет перемещения контактирующих с их боковыми поверхностями пластинами 11-12, и 13-14.The
Первая пара смежных пластин 12-13 (фигура 8) установлена на поверхности нижней пластины 9 и прилегает к боковой поверхности верхней пластины 10 и за счет смещения пуансона 3 вверх имеет возможность перемещения в направлении второй пары смежных пластин 11 и 14, установленных на верхней пластине 10. Пластины 11 и 14 прилегают к боковой поверхности нижней пластины 9 и за счет смещения пуансона 4 вниз перемещают в направлении нижнего пуансона 3 и в направлении первой пары смежных пластин 11 и 12.The first pair of adjacent plates 12-13 (Figure 8) is mounted on the surface of the
Способ посредством описанного выше устройства реализуют следующим образом. После заполнения порошковым материалом матричной полости, образованной боковыми 11, 12, 13, 14 и нижней 9 пластинами (фиг. 13), перемещением верхнего основания 2 вниз закрывают матричную полость верхней пластиной 10. При перемещении верхнего пуансона 4 вниз пластина 10 надавливает на пару смежных подвижных пластин 11 и 14, подпружиненных упругими элементами 27 и 31, которые, сжимаясь, дают возможность пластинам 11 и 14 опускаться вниз до контакта верхней пластины 10 с загруженным в матричную полость порошком.The method by means of the device described above is implemented as follows. After filling the matrix cavity with the powder material formed by the lateral 11, 12, 13, 14 and lower 9 plates (Fig. 13), moving the
Во время уменьшения объема внутренней полости сборной матрицы (при прессовании) происходит повышение сопротивления порошкового материала и, в соответствии с этим, датчики управления посылают сигналы на исполнительные органы, связанные с устройствами перемещения пуансонов 3-8 и устройствами противодавления 21-26. По соответствующей программе пуансоны приходят в движение и перемещают связанные с ними пластины сборной матрицы, которые, в свою очередь, перемещают опирающиеся на них смежные пластины матрицы и, тем самым, уменьшают объем полости, образованной рабочими поверхностями пластин.During the reduction of the volume of the internal cavity of the precast matrix (during pressing), the resistance of the powder material increases and, in accordance with this, the control sensors send signals to the actuators associated with the devices for moving the punches 3-8 and the backpressure devices 21-26. According to the corresponding program, the punches move and move the plates of the precast matrix associated with them, which, in turn, move the adjacent matrix plates resting on them and, thereby, reduce the volume of the cavity formed by the working surfaces of the plates.
В результате указанных перемещений происходит сближение к центру всех пластин (и пуансонов) при замкнутом объеме внутренней матричной полости; производится объемное прессование порошкового материала.As a result of these movements, all the plates (and punches) approach the center with a closed volume of the internal matrix cavity; volumetric pressing of the powder material is performed.
Раскрытие пресс-формы производят следующим образом. Ползун пресса поднимают наверх, при этом боковые, верхний и нижний гидроцилиндры возвращаются в исходное положение, при этом нижний гидроцилиндр поднимает шток до уровня удобного извлечения отформованного брикета (фиг. 14).The disclosure of the mold is as follows. The press slider is raised upward, while the lateral, upper and lower hydraulic cylinders return to their original position, while the lower hydraulic cylinder raises the rod to the level of convenient extraction of the molded briquette (Fig. 14).
В ходе уменьшения объема внутренней полости сборной матрицы изменяется взаимное расположение частиц порошка за счет поворотов и перемещений и частичного заполнения пустоты. В ходе пластического деформирования частиц порошка увеличивается и сглаживается их контактная поверхность, разрушается оксидная пленка и вследствие механических сцеплений образуются скопления частиц. При дальнейшем увеличении контактной поверхности усиливается влияние межчастичной адгезии. Частицы, возможность деформации которых исчерпана, разрушаются и происходит холодная сварка.In the course of reducing the volume of the internal cavity of the precast matrix, the relative position of the powder particles changes due to rotations and movements and partial filling of the void. During plastic deformation of the powder particles, their contact surface increases and smoothes, the oxide film is destroyed and, due to mechanical adhesion, clusters of particles are formed. With a further increase in the contact surface, the effect of interparticle adhesion is enhanced. Particles, the possibility of deformation of which is exhausted, are destroyed and cold welding occurs.
Сокращение внутреннего объема сборной матрицы осуществляется до достижения заданных параметров, которые могут быть рассчитаны известным образом либо по объему, либо по давлению.The reduction of the internal volume of the precast matrix is carried out until the specified parameters are reached, which can be calculated in a known manner either by volume or by pressure.
Для изменения схемы деформации от всестороннего сжатия на сжатие-растяжение (изменяется знак деформации) к внешним сторонам одной из боковых пар пуансонов (5, 6 и/или 7, 8) прикладывают противодавления (Pпр), направленные к центру порошковой заготовки, необходимые для обеспечения устойчивости пластин при осуществлении способа прессования. Величину противодавления выбирают из расчета устойчивого контакта внутренних поверхностей пластин с сопрягаемыми боковыми поверхностями пластин, чтобы исключить образование зазора между ними. Известно (Бережной В.Л., Щерба В.Н., Батурин А.И. Прессование с активным действием сил трения. М.: Металлургия, 1988, 295 с.), что для порошковых материалов усилие противодавления выбирают не более 1/3 величины осевого рабочего давления. Одновременно к пластинам 9, 10 и 13, 14 прикладывают боковые усилия (Pбок), направленные навстречу одно другому и перпендикулярно рабочему усилию (основное направление примем условно по оси 0Z), величина каждого из которых не превышает половины произведения величины рабочего усилия и коэффициента бокового давления и может быть не менее 0,2 этого произведения.To change the deformation scheme of hydrostatic compression to compression-tensile (the sign of the strain) to the outer sides of one of the lateral pairs of punches (5, 6 and / or 7, 8) is applied counterpressure (P Ave) directed towards the center of the powder preform required for ensuring the stability of the plates during the implementation of the pressing method. The amount of back pressure is selected from the calculation of the stable contact of the inner surfaces of the plates with the mating lateral surfaces of the plates in order to exclude the formation of a gap between them. It is known (Berezhnoy V.L., Shcherba V.N., Baturin A.I. Pressing with the active action of friction forces. M: Metallurgy, 1988, 295 pp.) That for powder materials the back pressure is chosen no more than 1/3 values of axial working pressure. At the same time, lateral forces (P side ) are applied to the
В результате приложения рабочего усилия (Pр) пуансоны 3, 4 перемещаются в плоскости, параллельной этому усилию, причем вместе с каждым из них перемещаются в том же направлении установленные на пластины 9, 10 пластины 11, 14 и 12, 13, образующие замкнутую матрицу, а пластины, контактирующие с боковыми поверхностями пластин 9 и 10, скользят по их образующим поверхностям в направлениях, противоположных направлению перемещения сопрягаемых пластин. Перемещение пластин 9, 10 и установленных на их рабочей поверхности пластин 11, 12, 13 и 14 в направлении осевого рабочего давления способствует уплотнению порошковой заготовки в осевом направлении. В результате приложения бокового усилия (Pбок), направленного перпендикулярно рабочему усилию, пуансоны (5, 6) перемещаются в плоскости, перпендикулярной осевому рабочему усилию, навстречу один другому, перемещая при этом одну от другой пластины, контактирующие с их боковыми поверхностями. Перемещение пластин 9, 10 и контактирующих с их боковыми поверхностями пластин в плоскости, перпендикулярной осевому рабочему усилию, способствует раздаче порошковой заготовки в плоскости поперечного сечения.As a result of the application of the working force (P r ), the
Вследствие наложения на поверхность порошковой заготовки перпендикулярно направленных деформирующих усилий (Pр) и (Pбок) на гранях заготовки в процессе ее деформации возникают тангенциальные силы трения, действующие навстречу одна другой, в плоскостях, параллельных осевому рабочему усилию (Pр).Due to the application of perpendicular deforming forces (P p ) and (P side ) to the surface of the powder billet, tangential friction forces arise on the faces of the workpiece during its deformation, acting one against the other, in planes parallel to the axial working force (P p ).
Устранение рыхлых зон в углах прессовки, возникающих за счет сдвиговых деформаций от действия сил трения, в пристеночных зонах способствует дополнительному уплотнению материала заготовки в ее периферийных зонах и более равномерному распределению плотности по объему, что улучшает качество прессованного изделия.The elimination of loose zones in the pressing corners arising due to shear deformations due to the action of friction in the wall zones contributes to an additional compaction of the workpiece material in its peripheral zones and a more uniform density distribution over the volume, which improves the quality of the pressed product.
Таким образом, поверхность изделия формируется боковыми гранями пластин, имеющих возможность перемещения в трех взаимно перпендикулярных направлениях (X, Y, Z), и рабочими поверхностями пластин, перемещающихся также в трех направлениях. Это приводит к устранению пассивного трения на рабочих стенках матрицы, более качественному уплотнению материала заготовки за счет дополнительного сдвига по границам контакта пластин, а также наличия сдвиговых деформаций вследствие раздачи материала заготовки.Thus, the surface of the product is formed by the lateral faces of the plates, which can be moved in three mutually perpendicular directions (X, Y, Z), and the working surfaces of the plates, which also move in three directions. This leads to the elimination of passive friction on the working walls of the matrix, better compaction of the workpiece material due to an additional shift along the contact boundaries of the plates, as well as the presence of shear deformations due to the distribution of the workpiece material.
После окончания прессования ползун пресса возвращается в исходное положение. При этом верхний пуансон приводит в исходное положение верхнюю стенку матрицы 10. В свою очередь, нижний пуансон 3 и боковые пуансоны 5, 6, 7, 8 отходят в исходное положение. При этом упругие устройства противодавления 27-32 компенсируют зазоры между стенками разъемной матрицы, создавая необходимый силовой натяг, исключающий перекосы смежных стенок матрицы.After pressing, the slider press returns to its original position. In this case, the upper punch restores the upper wall of the
Перемещение двух противоположных смежных пар стенок матрицы навстречу друг другу и попарное смещение их в направлении движения пуансонов, обеспечивает равномерное всестороннее сжатие прессуемого материала, способствующее получению однородной структуры и свойств по всему объему изделия.Moving two opposite adjacent pairs of matrix walls towards each other and pairwise shifting them in the direction of movement of the punches provides uniform comprehensive compression of the pressed material, which helps to obtain a uniform structure and properties throughout the volume of the product.
Создание условий закручивания объема прессуемого материала позволяет устранить «застойные зоны» в изделии, характеризующиеся менее плотными и деформационно свободными объемами тела, в которых во время релаксации остаточных напряжений возникают растягивающие напряжения, препятствующие выравниванию напряженного состояния по объему пресс-изделия, что приводит к снижению механических свойств брикета и является причиной его разрушения (в частности, появление расслойных трещин).The creation of conditions for twisting the volume of the pressed material allows eliminating “stagnant zones” in the product, characterized by less dense and deformation-free body volumes, in which tensile stresses arise during relaxation of residual stresses, which prevent the stress condition from aligning with the volume of the press product, which reduces mechanical properties of the briquette and is the cause of its destruction (in particular, the appearance of delamination cracks).
Согласно изобретению подвижные стенки матрицы для удобства эксплуатации могут быть прикреплены к перемещаемым их пуансонам, при условии обеспечения двух степеней свободы, и по окончании прессования могут отходить в исходное положение, не препятствуя извлечению брикета. Свободный доступ к брикету позволяет легко механизировать процесс подготовки устройства к работе и удалению брикета по окончании прессования, что повышает производительность прессования.According to the invention, the movable walls of the matrix for convenience of operation can be attached to their punches, provided that they provide two degrees of freedom, and at the end of pressing, they can return to their original position without interfering with the removal of the briquette. Free access to the briquette makes it easy to mechanize the process of preparing the device for work and removing the briquette at the end of pressing, which increases the productivity of pressing.
Сущность заявленной группы изобретений представлена приведенными ниже примером.The essence of the claimed group of inventions is presented by the following example.
ПримерExample
Прессование алюминиевых гранул.Pressing aluminum granules.
В контейнер засыпали алюминиевые гранулы, производили предварительное обжатие в пределах 70% от максимального рабочего усилия (Pр). Затем брикет нагревали до температуры 400°C путем пропускания электротока (наружные поверхности стенок матрицы изолированы и прикладывали рабочее давление (Pр), равное 400 МПа и боковое давление (Pбок), определяемое по соотношению:Aluminum granules were poured into the container, preliminary compression was performed within 70% of the maximum working force (P p ). Then the briquette was heated to a temperature of 400 ° C by passing an electric current (the outer surfaces of the matrix walls were insulated and a working pressure (P p ) of 400 MPa and lateral pressure (P side ) was determined, determined by the ratio:
где ξ - коэффициент бокового давления.where ξ is the lateral pressure coefficient.
Коэффициент бокового давления ξ определяли из уравнения:The lateral pressure coefficient ξ was determined from the equation:
где v - коэффициент Пуассона.where v is the Poisson's ratio.
Для алюминия коэффициент бокового давления будет равенFor aluminum, the side pressure coefficient will be equal to
Откуда минимальное давление не должно быть меньше:Where the minimum pressure should not be less:
Максимальное давление не должно быть больше:Maximum pressure should not be more:
Боковое давление прикладывали циклично путем синхронного останова и одновременного перемещения боковых стенок, при этом в каждом случае осуществляли временную выдержку от 2 до 4 секунд, при этом величину бокового давления меняли плавно, паузы между фиксированными положениями составляли 3-7 секунд.Lateral pressure was applied cyclically by simultaneous shutdown and simultaneous movement of the side walls, in each case, a temporary exposure was carried out from 2 to 4 seconds, while the value of the lateral pressure was changed smoothly, pauses between the fixed positions were 3-7 seconds.
Противодавление составляло 6-8 МПа, при этом скорость перемещения пуансонов в вертикальном направлении сжатия составляла 12,5 мм/с, а скорость перемещения пуансонов 5, 6, 7 и 8 в горизонтальном направлении в сторону от центра составляло 0,5 мм/с.The back pressure was 6-8 MPa, while the speed of movement of the punches in the vertical direction of compression was 12.5 mm / s, and the speed of movement of the
Получен брикет внешними размерами 60×30×15 мм. Плотность материала составила 96% относительно теоретической плотности.The briquette was obtained with external dimensions of 60 × 30 × 15 mm. The density of the material was 96% relative to the theoretical density.
На фиг. 14 представлен брикет прессованием по схеме сжатие-сжатие-сжатие, на фиг. 15 - по схеме сжатие-растяжение-сжатие.In FIG. 14 shows a briquette by compression according to the compression-compression-compression scheme; FIG. 15 - according to the compression-tension-compression scheme.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124242/02A RU2572268C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Method of volume pressing of brickets out of powder material and device for this method implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124242/02A RU2572268C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Method of volume pressing of brickets out of powder material and device for this method implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2572268C1 true RU2572268C1 (en) | 2016-01-10 |
Family
ID=55072062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014124242/02A RU2572268C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Method of volume pressing of brickets out of powder material and device for this method implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572268C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2657894C2 (en) * | 2016-11-09 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) | Method of manufacturing slabs of ceramic and composite materials |
| RU203832U1 (en) * | 2020-11-16 | 2021-04-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | DEVICE FOR PRESSING CERAMIC POWDER MIXTURE |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU559775A1 (en) * | 1975-07-11 | 1977-05-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов | Mold for pressing metal powders |
| SU1268285A1 (en) * | 1985-02-04 | 1986-11-07 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Die-casting mould for compacting powder |
| SU1475772A2 (en) * | 1987-04-13 | 1989-04-30 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Method of pressing articles of powder material |
| SU1675053A1 (en) * | 1988-05-19 | 1991-09-07 | С.М. Вайцехович, В.М. Михалевич, М.В. Романихин, А.Н. Питюлин, А.Е. Кужель, В.Н. Лебедев и С.А. Стебунов | Press mould allowing expansion of blanks from powders |
| JP2000135598A (en) * | 1998-10-28 | 2000-05-16 | Toyota Motor Corp | Powder molding die and powder molding method |
| RU2510308C1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-03-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Mould for making pellets from powders |
-
2014
- 2014-06-17 RU RU2014124242/02A patent/RU2572268C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU559775A1 (en) * | 1975-07-11 | 1977-05-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов | Mold for pressing metal powders |
| SU1268285A1 (en) * | 1985-02-04 | 1986-11-07 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Die-casting mould for compacting powder |
| SU1475772A2 (en) * | 1987-04-13 | 1989-04-30 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Method of pressing articles of powder material |
| SU1675053A1 (en) * | 1988-05-19 | 1991-09-07 | С.М. Вайцехович, В.М. Михалевич, М.В. Романихин, А.Н. Питюлин, А.Е. Кужель, В.Н. Лебедев и С.А. Стебунов | Press mould allowing expansion of blanks from powders |
| JP2000135598A (en) * | 1998-10-28 | 2000-05-16 | Toyota Motor Corp | Powder molding die and powder molding method |
| RU2510308C1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-03-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Mould for making pellets from powders |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2657894C2 (en) * | 2016-11-09 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) | Method of manufacturing slabs of ceramic and composite materials |
| RU203832U1 (en) * | 2020-11-16 | 2021-04-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | DEVICE FOR PRESSING CERAMIC POWDER MIXTURE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2572268C1 (en) | Method of volume pressing of brickets out of powder material and device for this method implementation | |
| RU2510308C1 (en) | Mould for making pellets from powders | |
| US3284858A (en) | Molding machine and head with pressure compensating provision | |
| WO2017038236A1 (en) | Powder molding device and powder filling method | |
| JP2010185137A (en) | Method for producing sintered sheet material | |
| CN208462830U (en) | A kind of brick tea compacting tool set | |
| CN112053843B (en) | Forming and mould pressing method for large-size sintered neodymium iron boron blank | |
| JP6811566B2 (en) | Manufacturing equipment and manufacturing method for multi-layer molded products | |
| RU2373025C1 (en) | Device for pressing workpieces made from powdered high-melting metals | |
| EA005325B1 (en) | Method for molding articles from powder materials and die mold therefor | |
| RU160347U1 (en) | PRESS FORM FOR PRESSING BRIQUETTES FROM POWDER MATERIAL | |
| JP3057259U (en) | Flexible dies | |
| CN103240909B (en) | A kind of continuous press for brick tea | |
| CN115106526B (en) | Cold isostatic pressing accurate forming device and method for molybdenum material plate blank | |
| RU2016102826A (en) | PRODUCTION OF METAL DETAILS OF THE FORM CLOSE TO THE TASK ON THE BASIS OF POWDER AND WITHOUT CRACKING | |
| JP2022553064A (en) | Tablet press machine and compression method | |
| RU2243853C1 (en) | Apparatus for pressing powder materials | |
| RU203832U1 (en) | DEVICE FOR PRESSING CERAMIC POWDER MIXTURE | |
| CN215241555U (en) | Automatic moulding cold isostatic compaction mould | |
| JPS62287002A (en) | Powder molding method | |
| RU2065357C1 (en) | Method of moulding of products from loose dispersion materials (variants) | |
| CN109551612A (en) | A kind of the hydrostatic pressing method and mold of fire resistant sagger | |
| CN216001568U (en) | Plate type double-pressure-head press | |
| RU111470U1 (en) | PRESS FORM FOR PRESSING POWDERS | |
| RU137489U1 (en) | PRESS FORM FOR PRESSING POWDER COMPOSITIONS BASED ON CARBON |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170618 |