RU99362U1

RU99362U1 - PRESS FORM FOR PRESSING STAINS

Info

Publication number: RU99362U1
Application number: RU2010126040/02U
Authority: RU
Inventors: Леонид Андреевич Барков; Сергей Александрович Мымрин; Александр Борисович Чаплыгин; Дмитрий Валерьевич Ардашев; Булат Фидаилевич Уразбахтин
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2010-11-20

Abstract

Пресс-форма для прессования штабиков, содержащая вертикальный пуансон, подкладку с заплечиками, две боковины, две торцевые пластины, образующие полость для засыпки порошка, упругие элементы, расположенные между заплечиками подкладки, боковинами и торцевыми пластинами, отличающаяся тем, что в верхней части вертикального пуансона выполнено углубление высотой h=(0,5÷0,6)Нп, где Нп - высота пуансона, в котором размещен упругий элемент, коэффициент сжимаемости которого Кп равен (0,6÷0,7)Кз, где Кз - коэффициент сжимаемости упругих элементов, контактирующих с заплечиками, при этом нижний торец пуансона установлен на расстоянии Н от верхнего торца пресс-формы, равном Н=(1,5÷1,6)Нп. A mold for pressing beads containing a vertical punch, a lining with shoulders, two sidewalls, two end plates forming a cavity for filling powder, elastic elements located between the shoulders of the lining, sidewalls and end plates, characterized in that in the upper part of the vertical punch a depression was made with a height of h = (0.5–0.6) Np, where Np is the height of the punch in which the elastic element is placed, the compressibility coefficient of which Kp is (0.6 ÷ 0.7) Kz, where Kz is the compressibility coefficient of elastic contact elements ruyuschih with shoulders, the lower end of the punch is set to a distance H from the upper end of the mold is equal to N = (1,5 ÷ 1,6) Hn.

Description

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок (штабиков) квадратного или прямоугольного сечений из порошков вольфрама и молибдена, а также из этих порошков, легированных оксидами тория, лантана, иттрия и других элементов.The utility model relates to powder metallurgy, in particular, to mold designs for producing square or rectangular cross-sections of billets from tungsten and molybdenum powders, as well as from these powders doped with thorium, lanthanum, yttrium oxides and other elements.

Известна пресс-форма для прессования легированных и нелегированных порошков из вольфрама и молибдена (1), включающая вертикальный пуансон, подкладку, две боковины, две торцовые пластины и пальцы, связывающие боковины и торцовые пластины между собой. Подкладка, боковины и торцовые пластины образуют полость для засыпки порошка, из которого с помощью вертикального пуансона получают штабик.A known mold for pressing alloyed and undoped powders of tungsten and molybdenum (1), including a vertical punch, a lining, two sidewalls, two end plates and fingers connecting the sidewalls and end plates to each other. The lining, sidewalls and end plates form a cavity for backfilling the powder, from which a staff is obtained using a vertical punch.

В процессе прессования на верхнюю грань получаемого штабика действует максимальное активное сжимающее удельное усилие, а на нижнюю грань действует реактивное сжимающее усилие. Величина реактивного удельного усилия значительно меньше активного усилия вследствие действия на боковые грани штабика реактивных сил трения, которые противонаправлены активному усилию. Такая силовая схема прессования штабиков в описанной пресс-форме приводит к разной твердости на верхней и нижней гранях штабиков. Эта разница в отмеченных свойствах сохраняется и после спекания и сварки штабиков, и в результате пластической обработки таких штабиков на полученных прутках и проволоке выявляются дефекты в виде расслоений (2). Причем, в наибольшей мере такие дефекты возникают на прутках и проволоке, изготовленных из легированных порошков.During the pressing process, the maximum active compressive specific force acts on the upper face of the obtained bead, and the reactive compressive force acts on the lower face. The magnitude of the reactive specific force is much less than the active force due to the action on the side faces of the staff of the reactive friction forces, which are opposite to the active force. Such a force pattern for pressing the beads in the described mold leads to different hardnesses on the upper and lower faces of the beads. This difference in the noted properties is preserved after sintering and welding of the pads, and as a result of plastic processing of such pins on the obtained rods and wire, defects in the form of delamination are detected (2). Moreover, to the greatest extent such defects occur on rods and wire made of alloyed powders.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является пресс-форма для прессования штабиков (3), включающая вертикальный пуансон, подкладку, две боковины, две торцовые пластины, образующие полость для засыпки порошка. Подкладка выполнена с заплечиками. Пресс-форма снабжена упругими элементами, расположенными между указанными заплечиками, торцовыми пластинами и боковинами.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed technical solution is a mold for pressing beads (3), including a vertical punch, a lining, two sidewalls, two end plates forming a cavity for filling the powder. Lining made with shoulders. The mold is equipped with elastic elements located between these shoulders, end plates and sidewalls.

Эта пресс-форма в отличие от указанного выше аналога позволяет обжимать штабик с близкими по величинам удельными усилиями по верхней грани вертикального пуансона и по нижней грани торцовой поверхности подкладки, что повышает однородность плотности, твердости и микротвердости штабиков. Подвижность боковины и торцовых пластин позволяет устранить вредное влияние реактивных сил трения на боковых поверхностях штабика. За счет этого удельные усилия холодного прессования штабиков уменьшаются на 20-30% по сравнению с указанным выше аналогом. Однако это снижение удельных усилий прессования недостаточно.This mold, in contrast to the above analogue, allows you to squeeze the staff with similar specific forces on the upper face of the vertical punch and on the lower face of the end surface of the lining, which increases the uniformity of density, hardness and microhardness of the staff. The mobility of the sidewall and end plates eliminates the harmful effects of reactive friction forces on the side surfaces of the staff. Due to this, the specific efforts of cold pressing of the beams are reduced by 20-30% compared with the above counterpart. However, this decrease in specific pressing efforts is not enough.

Задачей предлагаемого решения является устранение этого недостатка, а именно дополнительное снижение удельных нормальных усилий холодного прессования штабиков.The objective of the proposed solution is to eliminate this drawback, namely, an additional decrease in the specific normal forces of cold pressing of the staffs.

Поставленная задача решается тем, что в пресс-форме для прессования штабиков, содержащей вертикальный пуансон, подкладку с заплечиками, две боковины и две торцовые пластины, образующие полость для засыпки порошка, упругие элементы, расположенные между заплечиками подкладки, боковинами и торцовыми пластинами, согласно предлагаемому решению, в верхней части вертикального пуансона выполнено углубление высотой h=(0,5÷0,6)Нп, где Нп - высота вертикального пуансона, в котором размещен упругий элемент, коэффициент сжимаемости которого Кп=(0,6÷0,7)Кз, где Кз - коэффициент сжимаемости упругих элементов, контактирующих с заплечиками подкладки, при этом нижний торец пуансона установлен на расстоянии Н от верхнего торца пресс-формы, равном Н=(1,5÷1,6)Нп.The problem is solved in that in the mold for pressing the joists, containing a vertical punch, a lining with shoulders, two sidewalls and two end plates forming a cavity for filling the powder, elastic elements located between the shoulders of the lining, sidewalls and end plates, according to the proposed to the solution, in the upper part of the vertical punch, a recess of height h = (0.5 ÷ 0.6) Np is made, where Np is the height of the vertical punch in which the elastic element is located, the compressibility coefficient of which is Kp = (0.6 ÷ 0.7) KZ where K3 is the compressibility factor of the elastic elements in contact with the shoulders of the lining, while the lower end of the punch is installed at a distance H from the upper end of the mold, equal to N = (1.5 ÷ 1.6) Np.

Указанные конструктивные особенности пресс-формы позволяют боковинам и торцовым пластинам перемещаться со скоростью, на 30-40% превышающей скорость перемещения пуансона. Такое отношение скоростей приводит к возникновению на боковых и торцовых поверхностях прессуемого штабика активных удельных сил трения, совпадающих по направлению с активным удельным нормальным усилием Р от пуансона на прессуемый штабик. Это снижает удельные нормальные усилия холодного прессования, уменьшает затраты энергии на процесс прессования, устраняет необходимость в использовании мощных гидравлических прессов.These design features of the mold allow the sidewalls and end plates to move at a speed 30-40% higher than the speed of movement of the punch. Such a ratio of velocities leads to the appearance of active specific frictional forces on the lateral and end surfaces of the extruded headstock, which coincide in direction with the active specific normal force P from the punch to the pressed head. This reduces the specific normal forces of cold pressing, reduces the energy costs of the pressing process, eliminates the need for powerful hydraulic presses.

В качестве упругих элементов могут использоваться плоские металлические пружины или эластичные прокладки, обладающие высокими упругими свойствами, например полиуретановые прокладки.As elastic elements, flat metal springs or elastic gaskets having high elastic properties, for example polyurethane gaskets, can be used.

Предлагаемая пресс-форма проиллюстрирована на фиг.1-4, где на фиг.1 общий вид пресс-формы перед прессованием, на фиг.2 - поперечное сечение А-А фиг.1, на фиг.3 - общий вид пресс-формы после прессования, на фиг.4 - поперечное сечение Б-Б фиг.3.The proposed mold is illustrated in figures 1-4, where in figure 1 a General view of the mold before pressing, figure 2 is a cross section aa of figure 1, figure 3 is a General view of the mold after pressing, figure 4 is a cross section bB of figure 3.

Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1, двух боковин 2 и 3, двух торцовых пластин 4 и 5, подкладки 6, которая выполнена с заплечиками 7. Боковины 2, 3, торцовые пластины 4, 5 и подкладка 6 образуют полость 8 для засыпки порошка. Между заплечиками 7, боковинами 2, 3 и торцовыми пластинами 4, 5 установлены упругие элементы 9 и 10. В верхней части вертикального пуансона 1 выполнено углубление 11, в которое установлен упругий элемент 12 высотой h, равной (0,5÷0,6)Нп, где Нп - высота пуансона. Коэффициент сжимаемости Кп упругого элемента 12 равен (0,6÷0,7) коэффициента сжимаемости упругих элементов 9, 10. Нижний торец пуансона 1 установлен на расстоянии Н=(1,5÷1,6)Нп.The mold consists of a vertical punch 1, two sidewalls 2 and 3, two end plates 4 and 5, a lining 6, which is made with shoulders 7. The sides 2, 3, end plates 4, 5 and the lining 6 form a cavity 8 for filling powder . Between the shoulders 7, the sidewalls 2, 3 and the end plates 4, 5, elastic elements 9 and 10 are installed. In the upper part of the vertical punch 1 there is a recess 11 in which the elastic element 12 is installed with a height h equal to (0.5 ÷ 0.6) Np, where Np is the height of the punch. The compressibility coefficient Kp of the elastic element 12 is equal to (0.6 ÷ 0.7) the compressibility coefficient of the elastic elements 9, 10. The lower end of the punch 1 is installed at a distance of H = (1.5 ÷ 1.6) Np.

Пресс-форма работает следующим образом.The mold works as follows.

В полость 8 собранной пресс-формы засыпается порошок, устанавливается на него вертикальный пуансон 1 вместе с упругим элементом 12 на расстояние Н от торца пресс-формы. Включают специализированный пресс (на черт. не показан) с вертикальным и горизонтальным плунжерами. Вначале перемещается горизонтальный плунжер (его усилие обозначено на черт. Рг), зажимая пресс-форму, а затем вертикальный плунжер 13 (его усилие обозначено на черт. Рв), воздействующий на пуансон 1 с упругим элементом 12, боковины 2, 3 и торцовые пластины 4, 5, прессуя из порошка штабик 14. При этом боковины 2, 3 и торцовые пластины 4, 5, установленные на заплечики 7 подкладки 6 посредством упругих элементов 9. 10, перемещаются со скоростью Vб, равной скорости перемещения вертикального плунжера 13 пресса. А вертикальный пуансон 1 перемещается со скоростью Vп<Vб за счет упругого сжатия установленного в углубление пуансона 1 упругого элемента 12. Такое отношение скоростей Vб и Vп приводит к возникновению на боковых и боковых поверхностях прессуемого штабика активных удельных сил трения f_τ, совпадающих по направлению с активным удельным нормальным усилием Р от пуансона 1 на прессуемый штабик 14 (см. фиг.4). После прессования отводят вверх вертикальный пуансон 1, устраняют действие со стороны горизонтального плунжера. При этом упругие элементы 9, 10, опираясь на заплечики 7 прокладки 6 и принимая свою первоначальную форму, перемещают боковины 2, 3 и торцовые пластины 4, 5, в исходное положение. Принимает свою первоначальную форму и упругий элемент 12.Powder is poured into the cavity 8 of the assembled mold, a vertical punch 1 is mounted on it together with the elastic element 12 at a distance H from the end of the mold. They include a specialized press (not shown in the diagram) with vertical and horizontal plungers. First, the horizontal plunger moves (its force is indicated on the drawing. Рг), clamping the mold, and then the vertical plunger 13 (its force is indicated on the drawing. Рв), acting on the punch 1 with an elastic element 12, sidewalls 2, 3 and end plates 4, 5, extruding the powder from the powder 14. In this case, the sidewalls 2, 3 and the end plates 4, 5 mounted on the shoulders 7 of the lining 6 by means of elastic elements 9. 10 are moved with a speed Vb equal to the speed of movement of the vertical plunger 13 of the press. And the vertical punch 1 moves with a speed Vп <Vб due to the elastic compression of the elastic element 12 installed in the recess of the punch 1. Such a ratio of the speeds Vb and Vп leads to the appearance of active specific friction forces f _τ on the lateral and lateral surfaces of the extruded bead, coinciding with active specific normal force P from the punch 1 to the extruded staff 14 (see figure 4). After pressing, the vertical punch 1 is brought up, the action from the side of the horizontal plunger is eliminated. In this case, the elastic elements 9, 10, relying on the shoulders 7 of the gasket 6 and assuming their original shape, move the sidewalls 2, 3 and the end plates 4, 5 to their original position. It takes its original shape and elastic element 12.

Согласно предлагаемому решению были изготовлены штабики из вольфрама марки ВТ (торированный вольфрам, содержащий 3% ТhО₂) сечением 15×15 мм и длиной 300 мм. В качестве упругих элементов были использованы прокладки из полиуретана марки СКУ-ПФЛ с коэффициентом сжимаемости Ксж.=2800МПа толщиной 50 мм для боковин и торцовых пластин и с коэффициентом сжимаемости Ксж.=3700МПа толщиной 35 мм для вертикального пуансона. После выполнения операции спекания штабики подвергались исследованию. Определялась твердость на верхних и нижних гранях 10 штабиков. Колебание твердости не превысило 20 кг/мм²..According to the proposed solution, BT-grade tungsten posts (thoriated tungsten containing 3% ThO ₂ ) with a section of 15 × 15 mm and a length of 300 mm were made. SKU-PFL polyurethane gaskets with compressibility coefficient Kszh. = 2800MPa 50 mm thick for sidewalls and end plates and with compressibility coefficient Kszh. = 3700MPa 35 mm thick for vertical punch were used as elastic elements. After the sintering operation, the piles were examined. The hardness was determined on the upper and lower faces of 10 staffs. Hardness fluctuation did not exceed 20 kg / mm ² ..

Как показали исследования, удельные усилия холодного прессования из порошков штабиков по сравнению с наиболее близким аналогом уменьшатся на 15-20%, за счет этого можно расширить размерный ряд штабиков. Снижение усилий прессования приведет к экономии электроэнергии, продлению сроков эксплуатации специализированных прессов.As studies have shown, the specific efforts of cold pressing from powder powders compared to the closest analogue will decrease by 15-20%, due to this it is possible to expand the size range of the frames. Reduced pressing efforts will lead to energy savings, prolonging the life of specialized presses.

Заявляемая пресс-форма найдет свое применение в порошковой металлургии при производстве штабиков из нелигированных и легированных порошков вольфрама и молибдена, применяемых для получения прутков и проволоки для электронной, электротехнической и светотехнической промышленностей.The inventive mold will find its application in powder metallurgy in the production of piles of unalloyed and alloyed tungsten and molybdenum powders used to produce rods and wires for the electronic, electrical and lighting industries.

Источники информации:Information sources:

1. Г.И.Абашин, Г.М.Погосян. Технология получения вольфрама и молибдена. М.: Металлургия, 1960, с.124-126, рис.42.1. G.I.Abashin, G.M. Poghosyan. Technology for producing tungsten and molybdenum. M .: Metallurgy, 1960, p. 124-126, Fig. 42.

2. Л.С.Водопьянова, Ю.А.Эйдук, В.А.Зарубин и др. Неравномерность усадки и физических свойств вольфрамовых штабиков марок ВЧ и ВА. Научные труды №16 «Твердые сплавы и тугоплавкие металлы». М.: Металлургия, 1976, с.245-254.2. L.S. Vodopyanova, Yu.A. Eiduk, V.A. Zarubin, et al. Uneven shrinkage and physical properties of tungsten pitches of the VCh and VA brands. Scientific works No. 16 "Hard alloys and refractory metals." M .: Metallurgy, 1976, p. 245-254.

3. Патент на полезную модель №93321, Пресс-форма для прессования штабиков, МПК B22F 3/02, от 27.04.2010.3. Utility Model Patent No. 93321, Mold for pressing beams, IPC B22F 3/02, dated April 27, 2010.

Claims

A mold for pressing beads containing a vertical punch, a lining with shoulders, two sidewalls, two end plates forming a cavity for filling powder, elastic elements located between the shoulders of the lining, sidewalls and end plates, characterized in that in the upper part of the vertical punch a depression was made with a height of h = (0.5 ÷ 0.6) N _p , where N _p is the height of the punch in which the elastic element is placed, the compressibility coefficient of which K _p is equal to (0.6 ÷ 0.7) K _s , where K _h - compressibility coefficient of elastic elements, cont activating with shoulders, while the lower end of the punch is installed at a distance N from the upper end of the mold, equal to N = (1.5 ÷ 1.6) N _p .