RU2732841C1 - Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials - Google Patents
Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732841C1 RU2732841C1 RU2019124657A RU2019124657A RU2732841C1 RU 2732841 C1 RU2732841 C1 RU 2732841C1 RU 2019124657 A RU2019124657 A RU 2019124657A RU 2019124657 A RU2019124657 A RU 2019124657A RU 2732841 C1 RU2732841 C1 RU 2732841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- matrix
- pressing
- heat
- punches
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
- B22F3/087—Compacting only using high energy impulses, e.g. magnetic field impulses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам электроимпульсного прессования порошка и служит для изготовления плотных изделий из электропроводных нетермостойких порошков или частиц.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to methods of electric pulse pressing of powder and is used for the manufacture of dense products from electrically conductive non-heat-resistant powders or particles.
Известен способ изготовления изделий из электропроводных порошкообразных материалов [А.С. 1257934 от 25.01.1984 г. Способ изготовления изделий из металлического порошка], заключающийся в том, что металлический порошок засыпают в матрицу из нитрида кремния плотностью 91-99%. Порошок уплотняют приложением статического давления 50-500 МПа с одновременном пропусканием импульса электрического тока напряжением 1,0-4,6 кВ. Однако при компактировании нетермостойких высокотемпературных материалов, таких как карбиды и нитриды металлов (TiC, TiN, Wc), с высокой плотностью без их растрескивания, весьма затруднительно. Это вызвано тем, что из-за резкого отвода тепла через торцы пуансонов может происходить растрескивание полученных образцов.A known method of manufacturing products from electrically conductive powder materials [A.S. 1257934 from 25.01.1984, The method of manufacturing products from metal powder], which consists in the fact that the metal powder is poured into a matrix of silicon nitride with a density of 91-99%. The powder is compacted by applying a static pressure of 50-500 MPa while simultaneously passing an electric current pulse with a voltage of 1.0-4.6 kV. However, when compacting non-heat-resistant high-temperature materials, such as carbides and nitrides of metals (TiC, TiN, Wc), with a high density without cracking, it is very difficult. This is due to the fact that due to the sharp heat dissipation through the ends of the punches, cracking of the obtained samples can occur.
Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является способ изготовления изделий из металлического порошка [А.С. №1139564 от 05.08. 1983 г. Способ изготовления из электропроводных нетермостойких порошковых материалов]. В этом изобретении между нетермостойким уплотняемым порошком и электродами-пуансонами дополнительно помещают электропроводящий порошок с более высоким электросопротивлением и более низкой теплопроводностью. После прохождения импульса тока, через «слоеную» порошковую засыпку, отвод тепла от полученного изделия из порошка керамического материала осуществляется не непосредственно через металлические пуансоны с высокой теплопроводностью, а через материал демпфирующей засыпки, теплопроводность которой ниже теплопроводности материала получаемого изделия. При этом скорость охлаждения изготавливаемого образца резко уменьшается, снижая тем самым градиент температуры по высоте изделия, а, следовательно, и величину термических напряжений, так опасных для нетермостойких материалов. Это позволяет уменьшить растрескивание получаемых образцов. Однако они прочно свариваются с демпфирующей засыпкой, что требует их дополнительной обдирки.The solution, the closest proposed in terms of the technical essence and the achieved effect, is a method of manufacturing products from metal powder [A.S. No. 1139564 dated 05.08. 1983 A method of manufacturing from electrically conductive non-heat-resistant powder materials]. In this invention, an electrically conductive powder with higher electrical resistance and lower thermal conductivity is additionally placed between the non-heat-resistant powder to be sealed and the punch electrodes. After the passage of the current pulse through the "layered" powder filling, heat removal from the resulting product made of ceramic powder is carried out not directly through metal punches with high thermal conductivity, but through the material of the damping filling, the thermal conductivity of which is lower than the thermal conductivity of the material of the resulting product. In this case, the cooling rate of the manufactured sample decreases sharply, thereby reducing the temperature gradient along the height of the product, and, consequently, the magnitude of thermal stresses, which are so dangerous for non-heat-resistant materials. This reduces cracking of the samples obtained. However, they are firmly welded with a damping backfill, which requires additional roughing.
В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового способа электроимпульсного прессования порошка, позволяющее сократить отвод тепла от полученного изделия через пуансоны, и получать плотные образцы из хрупких нетермостойких материалов без их растрескивания и сваривания с пуансонами.In this regard, the most important task is to develop a new method of electric pulse pressing of the powder, which allows to reduce heat removal from the resulting product through punches, and to obtain dense samples from brittle non-heat-resistant materials without cracking and welding with punches.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью электроимпульсного прессования получение плотных образцов из хрупких нетермостойких материалов, такие как карбиды и нитриды.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology that provides, by means of electric pulse pressing, obtaining dense samples from brittle non-heat-resistant materials, such as carbides and nitrides.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов, включающий засыпку порошка в керамическую матрицу между пуансонами, размещения дополнительного материала между пуансонами и уплотняемым порошком, приложение к нему статического давления и пропускание через него импульса тока, согласно изобретению, в качестве дополнительного материала между уплотняемым нетермостойким порошком и пуансонами размещают медный порошок, накладки с высоким электросопротивлением и фольги из тугоплавкого материала и производят поэтапный процесс их загрузки в матрицу, причем медный и нетермостойкий порошки предварительно уплотняют при давлении 0,3÷0,7 Р, где Р - статическое давление при электроимпульсном прессовании.The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing products from electrically conductive non-heat-resistant powder materials, including filling the powder into a ceramic matrix between punches, placing additional material between the punches and the powder to be compacted, applying static pressure to it and passing a current pulse through it, according to the invention , as an additional material between the compacted non-heat-resistant powder and punches, place copper powder, pads with high electrical resistance and foils made of refractory material and carry out a step-by-step process of loading them into the matrix, and the copper and non-heat-resistant powders are pre-compacted at a pressure of 0.3 ÷ 0.7 P , where P is the static pressure during electropulse pressing.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой показано устройство для электроимпульсного прессования нетермостойких порошков. Оно включает импульсный источник энергии 1, верхний подвижный пуансон 2 и нижний неподвижный пуансон 3. Нижний пуансон 3 вставлен в опору 4, которая помещена на плиту 5. Верхний подвижный пуансон 2 электрически изолирован от нижнего пуансона 3 изолирующими втулками 6, надетыми на крепление стойки 7. Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от нагружающего устройства 8 (пневмопресса) через шток 9, которые изолированы друг от друга неэлектропроводной прокладкой 10. Уплотняемый нетермостойкий порошок 11 помещают в керамическую матрицу 12, находящуюся в текстолитовой втулке 13 и зажатую в металлическую обойму 14, между нижним пуансоном 3 и верхним пуансоном 2. Кроме того, между пуансонами 2 и 3 (фиг. 2) и уплотняемым порошком 11, дополнительно помещают фольгу из тугоплавкого материала 15 и 16, которая соприкасается с уплотняемым порошком 11, накладки из нихрома с высоким электросопротивлением 17 и 18, а также медный порошок 19 и 20. На плите 5 установлены двое направляющих 21 и 22 с пружинами 23 и 24, на которые надеты втулки 25 и 26, соединенные с пластиной 27. Эта пластина соединена с металлической обоймой 14.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1, which shows a device for electropulse pressing of non-heat-resistant powders. It includes a
Способ осуществляется следующим образом. Процесс загрузки порошка 11 в матрицу 12 осуществляют в несколько этапов. Сначала вставляют нижний пуансон 3 в матрицу 12 и насыпают медный порошок 19, который подпрессовывают верхним пуансоном 2 при давлении 0,3÷0,7 Р, где Р - статическое давление электроимпульсного прессования. Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от пневмопресса 8 через шток 9. После чего верхний пуансон 2 вынимают и вставляют в матрицу 12 накладку с высоким электросопротивлением 17 и фольгу из тугоплавкого материала 15. Затем засыпают в матрицу 12 уплотняемый порошок 11, который также подпрессовывают верхним пуансоном 2 при давлении 0,3÷0,7 Р. После чего верхний пуансон 2 снова вынимают и вставляют в матрицу 12 фольгу из тугоплавкого материала 16 и накладку с высоким электросопротивлением 18 и после этого засыпают медный порошок 20. После чего вставляют верхний пуансон 2 и прикладывают статическое давление Р от пневмопресса 8. Включается импульсный источник энергии 1, и в нем накапливается необходимое количество энергии, которое определяется видом и массой уплотняемого порошка. После этого пропускают импульс тока от импульсного источника 1 через поджатый порошок 11, который разогревает его. Импульс тока также нагревает накладки пуансонов 17 и 18, которые значительно сильнее разогреваются по сравнению с другой частью пуансонов из-за их высокого электросопротивления. В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон 2, являющийся продолжением штока 9 от нагружающего устройства 8, совершает перемещение вниз. Обойма 14 вместе с матрицей 12, находящейся в текстолитовой втулке 13 и засыпкой порошка 11, также начинают двигаться вниз, происходит его уплотнение. Благодаря тому, что остывание полученной прессовки происходит медленнее из-за меньшего отвода тепла через торцы пуансонов и боковую поверхность керамической матрицы, скорость охлаждения изготавливаемого образца резко уменьшается, снижая тем самым градиент температуры по высоте и диаметру изделия, а следовательно и величину термических напряжений, так опасных для нетермостойких материалов. Это позволяет уменьшить растрескивание получаемых образцов. Кроме того тугоплавкая фольга не дает возможность привариться получаемому образцу к торцу пуансона, а медный порошок демпфирует нагрузку на получаемое изделие. В результате получается плотный образец без растрескивания и приварки его к пуансонам. Без предварительной поэтапной подпрессовки медного и нетермостойкого порошка высоты матрицы оказалось бы недостаточно, чтобы разместить в ней все дополнительные составляющие части прессовки (2 части медного порошка, 2 накладок с высоким электросопротивлением и фольги из тугоплавкого материала). Потребовалось бы увеличить высоту матрицы, что в свою очередь привело бы к увеличению высоты пуансонов и увеличению хода штока и размеров пневмопресса. Давление предварительной подпрессовки порошков 0,3÷0,7 Р выбрано потому, что при этом давлении высота засыпки порошка уже существенно уменьшается и все части прессовки умещаются в матрице.The method is carried out as follows. The process of loading the
Предлагаемый способ был опробован при получении плотных изделий из порошков нетермостойких материалов WC, TiN, TiC. Процесс электроимпульсного прессования проводился при использовании пуансонов из молибдена. Порошок меди использовался в качестве демпфирующей прокладки, а накладки с высоким электросопротивлением были изготовлены из нихрома, так как он обладает высоким электрическим сопротивлением (1,05-1,4 Ом мм2/м) и низкой теплопроводностью 17,4 Вт/(м⋅град). В качестве фольги из тугоплавкого материала использовалась молибденовая фольга. Были получены образцы с плотностью более 87-93% от теоретической без их растрескивания и приварки к пуансонам.The proposed method was tested in the preparation of dense products from powders of non-heat-resistant materials WC, TiN, TiC. The electropulse pressing process was carried out using molybdenum punches. Copper powder was used as a damping pad, and high resistivity pads were made of nichrome, since it has a high electrical resistance (1.05-1.4 Ohm mm 2 / m) and a low thermal conductivity of 17.4 W / (m⋅ hail). A molybdenum foil was used as a foil made of a refractory material. Were obtained samples with a density of more than 87-93% of theoretical without cracking and welding to punches.
Таким образом, применение описанного способа изготовления изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов позволяет получать образцы с высокой плотностью.Thus, the use of the described method of manufacturing products from electrically conductive non-heat-resistant powder materials makes it possible to obtain samples with a high density.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124657A RU2732841C1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124657A RU2732841C1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732841C1 true RU2732841C1 (en) | 2020-09-23 |
Family
ID=72922440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124657A RU2732841C1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732841C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1139564A1 (en) * | 1983-08-05 | 1985-02-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт | Method of manufacturing articles from current-conducting non-heat-stable powder materials |
RU2103113C1 (en) * | 1996-02-21 | 1998-01-27 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Device for simultaneous compacting and sintering of conducting powders |
US6371746B1 (en) * | 1999-02-12 | 2002-04-16 | Kubota Corporation | Method of electronic sintering method and mold for use in the method |
RU2264886C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ | Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same |
RU2495732C1 (en) * | 2012-09-20 | 2013-10-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of compacted powder production |
RU139637U1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-04-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | POWDER POWER PRESSING DEVICE |
EA026036B1 (en) * | 2014-12-18 | 2017-02-28 | Белорусский Национальный Технический Университет | Device for electric-pulse pressing of powders |
RU186244U1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Device for electropulse pressing of non-heat-resistant materials |
-
2019
- 2019-07-31 RU RU2019124657A patent/RU2732841C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1139564A1 (en) * | 1983-08-05 | 1985-02-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт | Method of manufacturing articles from current-conducting non-heat-stable powder materials |
RU2103113C1 (en) * | 1996-02-21 | 1998-01-27 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Device for simultaneous compacting and sintering of conducting powders |
US6371746B1 (en) * | 1999-02-12 | 2002-04-16 | Kubota Corporation | Method of electronic sintering method and mold for use in the method |
RU2264886C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ | Method for making parts of powder materials and apparatus for performing the same |
RU2495732C1 (en) * | 2012-09-20 | 2013-10-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of compacted powder production |
RU139637U1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-04-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | POWDER POWER PRESSING DEVICE |
EA026036B1 (en) * | 2014-12-18 | 2017-02-28 | Белорусский Национальный Технический Университет | Device for electric-pulse pressing of powders |
RU186244U1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-01-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Device for electropulse pressing of non-heat-resistant materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU186244U1 (en) | Device for electropulse pressing of non-heat-resistant materials | |
RU181536U1 (en) | Device for electropulse pressing of electrically conductive powders | |
RU188873U1 (en) | Device for electric pulse pressing of powder materials | |
JPH07316609A (en) | Production of high-density powder pressing | |
US3001237A (en) | Method of making carbon articles | |
KR20000057987A (en) | Method of electric sintering method and mold for use in the method | |
CN102325615A (en) | Sintering process and corresponding sintering system | |
RU196265U1 (en) | Device for electropulse pressing of powder materials | |
EA026036B1 (en) | Device for electric-pulse pressing of powders | |
RU2732841C1 (en) | Method of making articles from electroconductive non-thermally stable powder materials | |
CN109127752A (en) | The thermal-squeezing device and its hot-extrusion method of a kind of molybdenum and molybdenum alloy | |
US4252513A (en) | Process for curing thermosetting resins and elastomers | |
RU181811U1 (en) | Device for electropulse pressing of non-conductive powder materials | |
RU195007U1 (en) | Device for electric pulse pressing of electrical contacts from powder materials | |
US2723444A (en) | Contacts | |
US3269871A (en) | Multiple junction unitary thermoelectric device | |
JP2011011927A (en) | Method for producing hafnium carbide sintered compact | |
CN102056359A (en) | Large submerged arc furnace combined self-baking electrode device capable of removing housing and use method thereof | |
RU191477U1 (en) | Device for electropulse pressing of capacitors from powder materials | |
RU2555303C1 (en) | Device for products manufacturing out of composite powders | |
RU2103113C1 (en) | Device for simultaneous compacting and sintering of conducting powders | |
SU1139564A1 (en) | Method of manufacturing articles from current-conducting non-heat-stable powder materials | |
RU2354499C1 (en) | Powder heating device by direct electric current transmission during hot pressing | |
RU224664U1 (en) | Device for electric pulse pressing of tablets with a hole made of electrically conductive powders | |
RU201841U1 (en) | Device for electropulse pressing of powder materials |