RU2761060C1

RU2761060C1 - Device for forming functional coatings from powder material on end surface of metal part by double-sided pressing

Info

Publication number: RU2761060C1
Application number: RU2020142878A
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Соколов; Роман Леонидович Пломодьяло; Анастас Альбертович Маторин
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-12-02

Abstract

FIELD: powder metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of powder metallurgy; it can be used in the formation of functional coatings on the surface of metal parts. A device contains a matrix holder with a matrix, upper and lower punches, a cylindrical rod, an upper fixed plate and a lower plate with guide bushings. Guide bushings are fixed in the matrix holder, in which guide columns are installed. The matrix is equipped with an insertion ring element made of anti-adhesive material. The lower punch is fixed on the lower plate coaxially to the matrix. The upper punch is fixed on the upper fixed plate coaxially to the matrix and the lower punch and is made in the form of a hollow cylinder, in the cavity of which a cylindrical rod is placed. The rod is equipped with an insertion element made of anti-adhesive material. In the upper punch, there are inlet and outlet valve reducers for supplying inert gas to the sintering zone of powder material.

EFFECT: invention makes it possible to apply powder functional coating to end surfaces of the part by hot pressing in an inert gas medium.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к горячему прессованию порошковых сплавов в газовой инертной среде инертного газа, а более конкретно, устройство предназначено для формирования функциональных покрытий на базе порошковых сплавов на деталях торцевых уплотнений.The invention relates to powder metallurgy, in particular to hot pressing of powder alloys in an inert gas atmosphere of an inert gas, and more specifically, the device is designed to form functional coatings based on powder alloys on parts of end seals.

Известен контейнер (заготовка) для горячего изостатического прессования изделий из металлического порошка (патент США №3992202, кл. МКИ B22F 3/4) с внутренним отверстием (полостью), включающее корпус с верхней и нижней крышкой, и пространством, образованным корпусом и закладным элементом (стержнем), жестко закрепленным на нижней крышке. После заполнения контейнера металлическим порошком, герметизации и ГИП закладной элемент удаляется, образуя в изделии полость заданной конфигурации и размеров.Known container (blank) for hot isostatic pressing of products from metal powder (US patent No. 3992202, class MKI B22F 3/4) with an internal hole (cavity), including a housing with an upper and lower cover, and a space formed by the housing and the embedded element (rod) rigidly fixed to the bottom cover. After filling the container with metal powder, sealing and HIP, the embedded element is removed, forming a cavity in the product of a given configuration and dimensions.

Недостатком этого контейнера является то, что его конструкция позволяет получать изделия с осевой полостью, и не может быть использовано для изготовления нескольких плоских деталей типа «диск» со сложной наружной поверхностью.The disadvantage of this container is that its design makes it possible to obtain products with an axial cavity, and cannot be used for the manufacture of several flat parts of the "disk" type with a complex outer surface.

Известен высокотемпературный вакуумный пресс конструкции фирмы «Electric Heavy Mashinery Co. Ltd (AXD) Shanghai (рекламные материалы фирмы). Пресс имеет четырех-колонную станину, на нижнем основании которой установлен контейнер, ось которого горизонтальна. С торцов контейнера установлены крышки, которые крепят к контейнеру с помощью ручных маховиков. Загрузочная крышка может поворачиваться вокруг колонны. Снизу через контейнер проходит стойка, на которой установлен стол, а сверху - пуансон, прикрепленный к штоку гидроцилиндра. Внутри контейнера размещен нагреватель, отделенный от контейнера теплоизоляционными экранами. Недостаток аналога - ограниченные технологические возможности. На нем невозможна обработка изделий при повышенном давлении газа, так как конструкция пресса и теплоизоляционная камера, выполненная в виде многослойных экранов, не позволяют проводить такую обработку.Known is a high-temperature vacuum press designed by Electric Heavy Machinery Co. Ltd (AXD) Shanghai (company promotional materials). The press has a four-column frame, on the lower base of which a container is installed, the axis of which is horizontal. Lids are installed from the ends of the container, which are attached to the container using handwheels. The loading lid can be rotated around the column. From the bottom, through the container, there is a stand on which the table is installed, and from above there is a punch attached to the rod of the hydraulic cylinder. A heater is placed inside the container, separated from the container by heat-insulating screens. The disadvantage of the analogue is the limited technological capabilities. It is impossible to process products with an increased gas pressure on it, since the design of the press and the heat-insulating chamber, made in the form of multilayer screens, do not allow such processing.

Известно устройство для прессования полых труб на основе порошковой металлургии, содержащее пресс-штемпель, контейнер с внутренней втулкой, прессшайбу, иглу, матрицу, матрицедержатель (Н.И. Корнев, С.Б. Певзнер, Е.И. Разуваев, В.Б. Емельянов. Обработка давлением тугоплавких металлов и сплавов. М.: 1975 г.).A device for pressing hollow pipes based on powder metallurgy is known, containing a ram, a container with an inner sleeve, a press washer, a needle, a matrix, a matrix holder (N.I. Kornev, S.B. Pevzner, E.I. Razuvaev, V.B. Emelyanov, Pressure Treatment of Refractory Metals and Alloys, Moscow: 1975).

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ограниченное применение вследствие того, что пресс-форма рассчитана только на изготовление труб из высокотемпературного порошкового тугоплавкого материала. Устройство не позволяет изготавливать за одну операцию кольца, втулки или трубы, использовать порошки с низкой температурой прессования и композиции.The disadvantage of the known device is that it has limited application due to the fact that the mold is designed only for the manufacture of pipes from high-temperature powder refractory material. The device does not allow making rings, bushings or pipes in one operation, using powders with a low pressing temperature and compositions.

Известна пресс-форма для двухстороннего прессования порошка (патент RU 2686436 С1 МПК B22F 3/03 (2006.01) В30В 15/02 (2006.01)). Пресс-форма для прессования порошка содержит подвижную матрицу, верхний подвижный и нижний неподвижный пуансоны, корпус, два пружинящих элемента, направляющие колонки и основание. Пружинящие элементы выполнены из материала с коэффициентом Пуассона не менее 0,45 и расположены между матрицей и пуансонами. Матрица выполнена разъемной и состоит из двух лепестков, установленных в корпусе. Матрица и центральное осевое отверстие в корпусе выполнены в форме усеченного конуса. Корпус перемещается по направляющим колонкам, закрепленным в основании. Тангенс угла наклона образующей контактирующих поверхностей корпуса и матрицы к вертикали больше коэффициента трения лепестков по корпусу, но меньше суммы коэффициентов трения прессуемого порошка по лепесткам и лепестков по корпусу. Пуансоны выполнены, по меньшей мере, с двумя лысками. В результате обеспечивается синхронное и без колебаний перемещение пуансонов относительно матрицы и возможность дегазации прессуемого порошка без применения специального оборудования.Known mold for double-sided pressing of powder (patent RU 2686436 C1 IPC B22F 3/03 (2006.01) B30B 15/02 (2006.01)). The mold for pressing the powder contains a movable die, an upper movable and lower fixed punches, a housing, two spring elements, guide columns and a base. The spring elements are made of material with Poisson's ratio of at least 0.45 and are located between the matrix and punches. The matrix is split and consists of two petals installed in the body. The matrix and the central axial hole in the body are made in the form of a truncated cone. The body moves along the guide columns fixed in the base. The tangent of the angle of inclination of the generatrix of the contacting surfaces of the body and the matrix to the vertical is greater than the coefficient of friction of the petals on the body, but less than the sum of the coefficients of friction of the pressed powder along the petals and the petals on the body. The punches are made with at least two flats. As a result, the movement of the punches relative to the die is synchronized and without hesitation and the possibility of degassing the pressed powder without the use of special equipment.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является пресс-форма для напрессовки порошкового слоя на поверхность детали (авторское свидетельство №1337197 A, B22F 7/04, 15.09.1987 г.), которая состоит из матрицы, верхнего и нижнего пуансонов, центрального стержня и бандажа, при этом матрица выполнена разъемной, верхняя часть матрицы и центральный стержень соединены неподвижно, верхний пуансон выполнен в виде диска с полой втулкой, а верхняя и нижняя части матрицы снабжены проточками, а бандаж - запаечниками.Closest to the claimed invention is a mold for pressing a powder layer onto the surface of a part (copyright certificate No. 1337197 A, B22F 7/04, 09/15/1987), which consists of a matrix, upper and lower punches, a central rod and a band, the matrix is split, the upper part of the matrix and the central rod are fixedly connected, the upper punch is made in the form of a disk with a hollow bushing, and the upper and lower parts of the matrix are provided with grooves, and the band - with sealing caps.

Недостатком прототипа является то, что он не может использоваться для нанесения порошковых функциональных покрытий на торцевые поверхности деталей, горячего прессования полых деталей из порошковых материалов вследствие наличия в нем легкоплавких пружинящих элементов, а также отсутствия защиты прессуемого порошка от процесса окисления.The disadvantage of the prototype is that it cannot be used for applying powder functional coatings on the end surfaces of parts, hot pressing of hollow parts made of powder materials due to the presence of low-melting spring elements in it, as well as the lack of protection of the pressed powder from oxidation.

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность нанесения порошковых функциональных покрытий на торцевые поверхности деталей.The objective of the claimed invention is to create a device that provides the ability to apply powder functional coatings on the end surfaces of parts.

Техническим результатом является возможность обеспечения горячего прессования в инертной газовой среде при нанесении на торцевые поверхности деталей порошковых функциональных покрытий.The technical result is the possibility of providing hot pressing in an inert gas atmosphere when applying powder functional coatings to the end surfaces of parts.

Технический результат достигается тем, что заявляемое устройство для формирования функционального покрытия из порошкового материала на торцевой поверхности металлической детали горячим двухсторонним прессованием, содержит матрицу, выполненную в форме полого цилиндра, верхний и нижний пуансоны и цилиндрический стержень. Кроме этого устройство снабжено верхней неподвижной плитой, нижней плитой с направляющими втулками, выполненной с возможностью закрепления на подвижном рабочем столе пресса, вертикальными направляющими двухступенчатыми колонками, ступень меньшего диаметра которых расположена сверху, а ступень большего диаметра - снизу, зафиксированными в верхней неподвижной плите и установленными в направляющих втулках нижней плиты, матрицедержателем с зафиксированными в нем по периферии направляющими втулками, в которых установлены упомянутые направляющие колонки, и системой индукционного нагрева с расположенным вокруг матрицы индуктором для нагрева порошкового материала до температуры спекания, при этом матрица выполнена с возможностью размещения в ее средней части дискообразной металлической детали для формирования на ее торцевой поверхности функционального покрытия, снабжена вставным кольцевым элементом из антиадгезионного материала для защиты верхней части ее внутренней поверхности, контактирующей с прессуемым порошковым материалом, и установлена в матрицедержателе, имеющем возможность поступательного пермещения совместно с матрицей по направляющим колонкам, ограниченного уступами направляющих колонок, образованными их ступениями меньшего и большего диаметра, нижний пуансон закреплен на нижней плите соосно матрице, верхний пуансон закреплен на верхней неподвижной плите соосно матрице и упомянутому нижнему пуансону и выполнен в виде полого цилиндра с герметичным верхним торцом, в цилиндрической полости которого с заданным зазором размещен цилиндрический стержень, выполненный с центральной цилиндрической полостью и имеющий возможность свободного перемещения в осевом направлении под действием пружинящего элемента, установленного между его торцевой поверхностью и торцевой поверхностью верхнего пуансона, и ограничения упомянутого пермещения посредством штока-ограничителя, закрепленного на внутренней торцевой поверхности верхнего пуансона и размещенного в центральной цилиндрической полости цилиндрического стержня, образующего при нахождении в нижнем положении своей поверхностью совместно с внутренней цилиндрической поверхностью матрицы пресс-камеры для прессования порошкового материала, при этом цилиндрический стержень снабжен вставным элементом из антиадгезионного материала для защиты его цилиндрической поверхности в зоне контакта с порошковым материалом, а верхний пуансон снабжен размещенными в нем впускным и выпускным вентиль-редукторами для подачи инертного газа в зону спекания порошкового материала.The technical result is achieved in that the inventive device for forming a functional coating from a powder material on the end surface of a metal part by hot double-sided pressing, contains a matrix made in the form of a hollow cylinder, upper and lower punches and a cylindrical rod. In addition, the device is equipped with an upper fixed plate, a lower plate with guide bushings made with the possibility of fixing on a movable press worktable, vertical two-stage guides, a step of a smaller diameter which is located on top, and a step of a larger diameter - from the bottom, fixed in the upper fixed plate and installed in the guide bushings of the lower plate, a matrix holder with guide bushings fixed in it around the periphery, in which the said guide columns are installed, and an induction heating system with an inductor located around the matrix for heating the powder material to the sintering temperature, while the matrix is made with the possibility of placing in its middle parts of a disc-shaped metal part to form a functional coating on its end surface, equipped with a plug-in annular element made of an anti-adhesive material to protect the upper part of its inner surface in contact with a pressed powder material, and installed in a matrix holder, which has the possibility of translational displacement together with the matrix along the guide columns, limited by the ledges of the guide columns formed by their steps of smaller and larger diameters, the lower punch is fixed on the lower plate coaxially with the matrix, the upper punch is fixed on the upper fixed plate coaxially with the matrix and the mentioned lower punch and is made in the form of a hollow cylinder with a sealed upper end, in the cylindrical cavity of which a cylindrical rod is placed with a given gap, made with a central cylindrical cavity and having the ability to move freely in the axial direction under the action of a spring element installed between its end surface and end surface of the upper punch, and limiting said displacement by means of a stop rod fixed on the inner end surface of the upper punch and located in the central cylindrical p the shells of a cylindrical rod, which, when in the lower position, forms its surface together with the inner cylindrical surface of the press chamber matrix for pressing powder material, while the cylindrical rod is equipped with an insert made of an anti-adhesive material to protect its cylindrical surface in the zone of contact with the powder material, and the upper the punch is equipped with inlet and outlet valves-reducers placed in it for supplying inert gas to the sintering zone of the powder material.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом устройстве для формирования функционального покрытия из порошкового материала на торцовой поверхности металлической детали горячим двухсторонним прессованием обеспечивается возможность использования горячего прессования в инертной газовой среде при нанесении на торцевые поверхности деталей порошковых функциональных покрытий. При этом вследствие наличия возможности в заявляемом устройстве совмещения процессов горячего прессования порошкового покрытия в инертной газовой среде с двухсторонним прессованием обеспечивается возможность получения между покрываемым материалом детали и порошковым покрытием диффузионного взаимодействия, что обеспечивает высокие прочностные свойства связки между деталью и покрытием. Кроме этого, совмещение процессов горячего прессования порошкового покрытия в инертной газовой среде с двухсторонним прессованием обеспечивает возможность получения практически беспористых покрытий, обладающих высокими прочностными свойствами, высокой точностью формы, размеров и низкой шероховатостью поверхности, что исключает необходимость проведения последующей механической обработки сформированных покрытий. Конструкционное решение заявляемого устройства также обеспечивает возможность, механизировать и автоматизировать процесс нанесения функциональных покрытий, так как процессы загрузки порошкового материала, загрузка и выгрузка покрываемой детали можно проводить без каких-либо разборок и сборок устройства.Thanks to a new set of essential features in the claimed device for forming a functional coating from a powder material on the end surface of a metal part by hot double-sided pressing, it is possible to use hot pressing in an inert gas atmosphere when applying powder functional coatings to the end surfaces of parts. At the same time, due to the possibility in the claimed device of combining the processes of hot pressing of the powder coating in an inert gas atmosphere with double-sided pressing, it is possible to obtain a diffusion interaction between the part to be coated and the powder coating, which ensures high strength properties of the bond between the part and the coating. In addition, the combination of the processes of hot pressing of a powder coating in an inert gas atmosphere with double-sided pressing makes it possible to obtain practically non-porous coatings with high strength properties, high accuracy of shape, dimensions and low surface roughness, which eliminates the need for subsequent mechanical processing of the formed coatings. The design solution of the claimed device also makes it possible to mechanize and automate the process of applying functional coatings, since the processes of loading the powder material, loading and unloading the part to be coated can be carried out without any disassembly and assembly of the device.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для формирования функционального покрытия из порошкового материала на торцевой поверхности металлической детали горячим двухсторонним прессованием, на фиг. 2 - эскизы этапов нанесения порошковых покрытий на деталь.FIG. 1 schematically shows a device for forming a functional coating from a powder material on the end surface of a metal part by hot double-sided pressing, FIG. 2 - sketches of the stages of powder coating on a part.

Заявляемое устройство для формирования функционального покрытия из порошкового материала на торцевой поверхности металлической детали горячим двухсторонним прессованием содержит матрицу 1, установленную в матрицедержателе 2, который через направляющие втулки 3 кинематически связан с вертикальными направляющими колонками 4. Направляющие колонки 4 сверху имеют ступень меньшего, а снизу большего диаметра, возникающие между ступенями уступы ограничивают перемещение вниз по колонкам 4 матрицедержателя 2, с матрицей 1. Колонки 4, в свою очередь, зафиксированы в верхней неподвижной плите 5 устройства и вставлены в направляющие втулки 6 нижней плиты 7, закрепленной на рабочем столе 8 пресса. В качестве пресса может быть использован пресс с нижним рабочим цилиндром подходящих размеров, развивающий усилия, необходимые для прессования порошкового материала 9. Сформированные таким образом связи между узлами устройства блокируют перемещение матрицы 1 в горизонтальных направлениях и обеспечивают ей возможность осуществления возвратно-поступательных перемещений по вертикальным направляющим колонкам 4 в заданных пределах. При этом матрица 1 имеет форму полого цилиндра. Верхняя часть внутренней поверхности матрицы 1, которая контактирует с прессуемым порошковым материалом 9, защищена посредством вставного кольцевого элемента 10, изготовленного из антиадгезивного материала. В средней части внутренней поверхности матрицы 1 размещена дискообразная покрываемая деталь 11, на поверхности которой производят формирование порошкового функционального покрытия на базе порошкового материала. При этом покрываемая деталь 11 своей нижней торцевой поверхностью опирается на нижний пуансон 13, который своей верхней цилиндрической поверхностью входит в нижнею часть внутренней цилиндрической поверхности матрицы 1, с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения в ней. Помимо этого, нижний пуансон 13 зафиксирован на нижней плите 7 устройства. Верхний пуансон 14 выполнен в виде полого цилиндра с герметичным верхним торцом и зафиксирован на верхней неподвижной плите 5 соосно с матрицей 1 и нижним пуансоном 13. При этом толщина стенок цилиндра равна заданной ширине формируемого покрытия 12. Во внутренней цилиндрической полости верхнего пуансона 14 с заданным зазором размещен цилиндрический подвижный стержень 15, имеющий возможность свободного перемещения по внутренней цилиндрической поверхности верхнего пуансона 14 в осевом направлении. Между торцевыми поверхностями верхнего пуансона 14 и подвижного стержня 15 установлен пружинящий элемент 16, обеспечивающий выдвижение подвижного стержня 15 из полости верхнего пуансона 14 в направлении к покрываемой детали 11. При этом перемещение подвижного стержня 15 во внутренней цилиндрической полости верхнего пуансона 14 ограничено штоком-ограничителем 17, который закреплен в верхней части верхнего пуансона 14 и размещен в центральной цилиндрической полости 18 подвижного стержня 15. Фиксация подвижного стержня 15 в нижнем положении возникает при контакте кольцевого выступа 19, выполненного в нижней части штока ограничителя 17 и ограничителя 20, выполненного на подвижном стержне 15. Цилиндрическая поверхность подвижного стержня 15, при нахождении его в нижнем положении, совместно с внутренней цилиндрической поверхностью матрицы 1 и частью торцевой поверхности детали 11, на которой формируется покрытие, образуют пресс-камеру 21, в которой происходит формирование покрытия 12 из порошкового материала 9. При этом прессование порошкового материала 9 производится через разделительный слой 22 из порошкового антиадгезивного материала. На цилиндрической поверхности подвижного стержня 15 зона контакта с прессуемым порошковым материалом 9 защищена посредством вставного кольца 23, изготовленного из антиадгезивного материала. Для защиты от окисления порошкового материала 9 в процессе формирования покрытия в корпусе пуансона 14 размещены впускной вентиль-редуктор 24, подающий инертный газ во внутреннюю полость верхнего пуансона 14, и выпускной вентиль-редуктор 25, обеспечивающий поддержание заданного давления во внутренней полости пуансона 14. В нижней полой части цилиндрической поверхности верхнего пуансона 14 для нагрева при спекании прессуемого порошкового материала 9 используется расположенный вокруг матрицы 1 индуктор 26 установки индукционного нагрева.The inventive device for forming a functional coating of a powder material on the end surface of a metal part by hot double-sided pressing contains a matrix 1 installed in a matrix holder 2, which is kinematically connected to the vertical guide columns through the guide bushings 3. diameter, the ledges that arise between the steps limit the downward movement along the columns 4 of the matrix holder 2, with the matrix 1. The columns 4, in turn, are fixed in the upper fixed plate 5 of the device and inserted into the guide bushings 6 of the lower plate 7, fixed on the work table 8 of the press. As a press, a press with a lower working cylinder of suitable dimensions can be used, which develops the forces necessary for pressing the powder material 9. The connections formed in this way between the units of the device block the movement of the matrix 1 in horizontal directions and provide it with the possibility of reciprocating movements along vertical guides columns 4 within the specified limits. In this case, the matrix 1 has the shape of a hollow cylinder. The upper part of the inner surface of the die 1, which is in contact with the powder material 9 to be pressed, is protected by an insertable annular element 10 made of an anti-adhesive material. In the middle part of the inner surface of the matrix 1 there is a disc-shaped coated part 11, on the surface of which a powder functional coating is formed on the basis of a powder material. In this case, the part 11 to be coated with its lower end surface rests on the lower punch 13, which, with its upper cylindrical surface, enters the lower part of the inner cylindrical surface of the matrix 1, with the possibility of reciprocating movement therein. In addition, the lower punch 13 is fixed to the lower plate 7 of the device. The upper punch 14 is made in the form of a hollow cylinder with a sealed upper end and is fixed on the upper fixed plate 5 coaxially with the matrix 1 and the lower punch 13. In this case, the wall thickness of the cylinder is equal to the specified width of the formed coating 12. In the inner cylindrical cavity of the upper punch 14 with a specified gap there is a cylindrical movable rod 15, which can move freely along the inner cylindrical surface of the upper punch 14 in the axial direction. A spring element 16 is installed between the end surfaces of the upper punch 14 and the movable rod 15, which ensures the extension of the movable rod 15 from the cavity of the upper punch 14 towards the part to be coated 11. In this case, the movement of the movable rod 15 in the inner cylindrical cavity of the upper punch 14 is limited by the stop rod 17 , which is fixed in the upper part of the upper punch 14 and is located in the central cylindrical cavity 18 of the movable rod 15. Fixation of the movable rod 15 in the lower position occurs when the annular protrusion 19 made in the lower part of the stopper rod 17 and the stopper 20 made on the movable rod 15 . The cylindrical surface of the movable rod 15, when it is in the lower position, together with the inner cylindrical surface of the matrix 1 and a part of the end surface of the part 11, on which the coating is formed, form a press chamber 21, in which the coating 12 is formed from porous pulp material 9. When this powder material 9 is pressed through a separating layer 22 of powder anti-adhesive material. On the cylindrical surface of the movable rod 15, the contact area with the powder material 9 to be pressed is protected by an insert ring 23 made of an anti-adhesive material. To protect against oxidation of the powder material 9 during the formation of the coating, an inlet valve-reducer 24 is located in the body of the punch 14, supplying inert gas to the inner cavity of the upper punch 14, and an outlet valve-reducer 25, which maintains a given pressure in the inner cavity of the punch 14. In the lower hollow part of the cylindrical surface of the upper punch 14 for heating during sintering of the powder material 9 to be pressed, the inductor 26 of the induction heating installation located around the die 1 is used.

Заявляемое устройство работает следующим образом (фиг. 2). Собранное заявляемое устройство устанавливается на рабочий стол вертикального гидравлического пресса с нижним расположением гидроцилиндра. Верхняя плита 5 заявляемого устройства закрепляется неподвижно к верхней плите пресса, при этом нижняя плита 7 устройства находится в нижнем положении, и закреплена на нижнем рабочем столе 8 пресса. Далее на нижнюю плиту 7 устанавливается и закрепляется нижний пуансон 13. При этом нижний пуансон 13 устанавливается так, чтобы его центральная ось совпадала с центральной осью устройства. Затем на торцевую верхнюю поверхность нижнего пуансона 13 устанавливается дискообразная покрываемая деталь 11, центральная ось которой также должна совпадать с центральной осью устройства (фиг 2, а). После этого включается пресс и осуществляется поступательное перемещение рабочего стола 8 пресса, нижней плиты 7 с расположенными на ней нижним пуансоном 13 и деталью 11, до контакта подвижного стержня 15 с верхней торцевой поверхностью детали 11, что соответствует окончанию процесса формирования в матрице 1 пресс-камеры 21. Далее в пресс-камеру 21 засыпают в заданном количестве порошковый материал 9 (определяющим является требуемая толщина покрытия) и поверх него наносят разделительный слой 22 из порошкового антиадгезивного материала (фиг 2, б).The claimed device operates as follows (Fig. 2). The assembled claimed device is installed on the working table of a vertical hydraulic press with a lower hydraulic cylinder. The upper plate 5 of the inventive device is fixed motionlessly to the upper press plate, while the lower plate 7 of the device is in the lower position, and is fixed on the lower working table 8 of the press. Further, the lower punch 13 is installed and secured on the lower plate 7. In this case, the lower punch 13 is installed so that its central axis coincides with the central axis of the device. Then, a disc-shaped coated part 11 is installed on the end upper surface of the lower punch 13, the central axis of which must also coincide with the central axis of the device (Fig. 2, a). After that, the press is turned on and the translational movement of the press worktable 8, the lower plate 7 with the lower punch 13 and part 11 located on it, until the movable rod 15 contacts the upper end surface of the part 11, which corresponds to the end of the formation process in the die 1 of the press chamber 21. Next, a predetermined amount of powder material 9 is poured into the press chamber 21 (the required coating thickness is decisive) and a separating layer 22 of a powder anti-adhesive material is applied on top of it (Fig. 2, b).

На следующем этапе производится одновременно дальнейший подъем нижнего рабочего стола пресса с расположенными на нем нижним плунжером 13, покрываемой деталью 11, матрицедержателем 2 с матрицей 1 и порошкового материала 9 с разделительным слоем 22, и подача инертного газа через впускной вентиль-редуктор 24 во внутреннюю полость верхнего пуансона 14 (фиг 2, в). Подача инертного газа во внутреннюю полость верхнего пуансона 14 вызывает вытеснение воздуха из этой полости, и за счет зазора между стенками верхнего пуансона 14 и стержнем 15 - в пресс-камере 21. Дальнейшее перемещение стола пресса приводит к контакту нижней торцевой поверхности верхнего пуансона 14 с разделительным слоем 22 из порошкового антиадгезивного материала и к двухстороннему прессованию порошкового материала 9. Оставаясь под заданным давлением прессования порошковый материал 9 за счет включения системы индукционного нагрева, индуктирующего в нем токи Фуко с помощью индуктора 26, нагревается до заданной температуры спекания. После достижения температуры спекания производится изотермическая выдержка заданный период времени. На протяжении всего периода спекания и охлаждения покрываемой детали 11 после процесса формирования на ней покрытия производится непрерывная подача инертного газа в зону спекания, что исключает окисление порошкового материала 9. Расход инертного газа и его давление во внутренней полости верхнего пуансона 14 регулируются впускным вентиль-редуктором 23 и выпускным вентиль-редуктором 24.At the next stage, the lower working table of the press is simultaneously further raised with the lower plunger 13 located on it, covered by the part 11, the matrix holder 2 with the matrix 1 and the powder material 9 with the separating layer 22, and the supply of inert gas through the inlet valve-reducer 24 into the inner cavity upper punch 14 (Fig. 2, c). The supply of inert gas into the inner cavity of the upper punch 14 causes air to be displaced from this cavity, and due to the gap between the walls of the upper punch 14 and the rod 15 - in the press chamber 21. Further movement of the press table leads to contact of the lower end surface of the upper punch 14 with the separating layer 22 of powder anti-adhesive material and to double-sided pressing of powder material 9. Remaining under a predetermined pressing pressure, powder material 9 is heated to a predetermined sintering temperature by turning on the induction heating system, which induces Foucault currents in it by means of inductor 26. After reaching the sintering temperature, isothermal holding is performed for a predetermined period of time. Throughout the entire period of sintering and cooling of the coated part 11 after the process of forming a coating on it, a continuous supply of inert gas is made to the sintering zone, which excludes oxidation of the powder material 9. The flow rate of inert gas and its pressure in the inner cavity of the upper punch 14 are regulated by the inlet valve-reducer 23 and outlet valve-reducer 24.

После спекания покрытой детали 11 и ее охлаждения до заданной температуры начинается процесс извлечения ее из устройства. Процесс извлечения осуществляется путем безостановочного перемещения нижнего рабочего стола 8 пресса с расположенными на нем нижним плунжером 13, покрытой деталью 11, матрицедержателем 2 с матрицей 1 вниз. При движении вниз в момент контакта матрицедержателя 2 с уступами на колонках 4 происходит останов матрицедержателя 2 с матрицей 1 и извлечение покрытой детали 11 и нижнего плунжера 7 из матрицы 1. После достижения исходного нижнего положения, изображенного на фиг. 2, а., движение останавливается, покрытая деталь 11 снимается с нижнего плунжера 13 и заменяется следующей аналогичной деталью для нанесения на нее покрытия. После этого процесс повторяется.After sintering the coated part 11 and cooling it to a predetermined temperature, the process of removing it from the device begins. The extraction process is carried out by non-stop movement of the lower working table 8 of the press with the lower plunger 13 located on it, covered with part 11, the matrix holder 2 with the matrix 1 down. When moving downward at the moment of contact of the matrix holder 2 with the steps on the columns 4, the matrix holder 2 with the matrix 1 stops and the coated part 11 and the lower plunger 7 are removed from the matrix 1. After reaching the initial lower position shown in FIG. 2, a., The movement stops, the coated part 11 is removed from the lower plunger 13 and is replaced by the next similar part to coat it. After that, the process is repeated.

Таким образом, за счет введения новой совокупности существенных признаков можно решить поставленную техническую задачу, вытекающую из современного уровня техники.Thus, by introducing a new set of essential features, it is possible to solve the posed technical problem arising from the state of the art.

Claims

A device for forming a functional coating from a powder material on the end surface of a metal part by hot double-sided pressing, containing a matrix made in the form of a hollow cylinder, upper and lower punches and a cylindrical rod, characterized in that it is equipped with an upper fixed plate, a lower plate with guide bushings, made with the possibility of fixing on a movable work table of the press, vertical guides two-stage columns, a step of a smaller diameter which is located at the top, and a step of a larger diameter at the bottom, fixed in the upper fixed plate and installed in the guide bushings of the lower plate, a matrix holder with guides fixed in it along the periphery bushings in which the said guide columns are installed, and an induction heating system with an inductor located around the matrix for heating the powder material to the sintering temperature, while the matrix is made with the possibility for placement in its middle part of a disc-shaped metal part to form a functional coating on its end surface, equipped with a plug-in ring element made of an anti-adhesive material to protect the upper part of its inner surface in contact with the powder material to be pressed, and is installed in a matrix holder that can move in translation together with by a matrix along the guide columns, limited by the ledges of the guide columns formed by their steps of smaller and larger diameters, the lower punch is fixed on the lower plate coaxially with the matrix, the upper punch is fixed on the upper fixed plate coaxially with the matrix and the mentioned lower punch and is made in the form of a hollow cylinder with a sealed upper end , in the cylindrical cavity of which a cylindrical rod is placed with a given clearance, made with a central cylindrical cavity and having the ability to move freely in the axial direction under the action of a spring element installed between its end surface and the end surface of the upper punch, and limiting the said displacement by means of a stop rod fixed on the inner end surface of the upper punch and placed in the central cylindrical cavity of a cylindrical rod, which, when in the lower position, forms its surface together with the inner cylindrical surface matrix press chamber for pressing powder material, while the cylindrical rod is equipped with an insert element made of anti-adhesive material to protect its cylindrical surface in the contact zone with the powder material, and the upper punch is equipped with inlet and outlet reducer valves located in it for supplying inert gas to the zone sintering of powder material.