SU1622083A1 - Пуансон пресс-формы дл гор чего прессовани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к пуансонам пресс- форм дл  гор чего прессовани  изделий из порошка. Цель изобретени  - увеличение габаритов спрессованных изделий и повышение их качества. Пуансон выполнен в виде корпуса (стакана, состо щего из цилиндрической части 1 с дном 2) и центрального стержн  3. зазор между которыми заполнен электроизолирующим материалом 4. Пуансон снабжен также токоподво- дом 5, контактирующим с цилиндрической частью стакана, и токоподводом 6, контактирующим с поверхностью центрального стержн . Токоподводы 5 и 6 соединены с одним или несколькими трансформаторами тока. В результате прохождени  тока дно 2 стакана разогреваетс  и нагревает прессуемый материал , после чего осуществл етс  прессование издели . При использовании предлагаемого пуансона получены издели  диаметром 280 мм, характеризующиес  высоким качеством материала. Следовательно, применение пуансона позвол ет увеличить габариты изделий и повысить их качество. 2 з.п. ф-лы. 3 ил. 7 $ L Os чэ го о 00 со Фиг.1 г

Description

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к пресс-формам дл  гор чего прессовани  изделий из порошка .

Целью изобретени   вл етс  увеличение габаритов спрессованных изделий и повышение их качества.

На фиг.1 показана схема пуансона в виде стакана с центральным стержнем; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (пуансон, у которого цилиндрическа  часть стакана состоит из трех изолированных участков); на фиг.З - то же, с дополнительными стержн ми .

Пуансон (фиг.1) содержит корпус в виде стакана, состо щего из цилиндрической части 1 с дном 2. В центральной части корпуса расположен центральный стержень 3. Корпус и центральный стержень 3 выполнены из электропровод щего материала (графита ) с зазором, который заполнен электроизол ционным материалом 4. Цилиндрическа  часть стакана со стороны, противоположной дну 2, имеет контактную поверхность, выполненную либо конической , либо в виде плоского торца, котора  контактирует с поверхностью токоподвода 5, выполненного охлаждаемым, например из меди. Детали токоподвода 5, контактирующие с контактной поверхностью стакана, подпружинены (не показано) и соединены с токоподвод щими проводами либо шинами (не показаны).

Центральный стержень 3 имеет коническую либо плоскую контактную поверхность , контактирующую с соответствующей поверхностью токоподвода 6, изолированного от токоподвода 5 и цилиндрической части 1 стакана. Токоподвод 6 выполнен преимущественно медным, охлаждаемым и соединен с токоподвод щими проводами либо шинами.

Подвод щие шины токоподводов 5 и б выполнены изолированными от опорной по верхности промежуточной изолированной плиты 7, закрепл емой на столе пресса (не показан),

Кроме того, у пуансона (фиг.2) цилиндрическа  часть 1 может быть разделена на равные сегменты 8, изолированные друг от друга и от центрального стержн  3 электроизол ционным материалом 4, причем цилиндрическа  часть разделена, как минимум, на три сегмента 8 либо на большее числр, кратное трем. Каждый из сегментов 8 контактирует с отдельным токоподводом 5.

Пуансон либо детали пуансона могут быть выполнены из графита, полученного нудель-процессом с последующим заполнением зазоров и спеканием. Электроизол ционным материалом 4 может быть композиционный керамический тугоплавкий материал ABN, BN, ACN и так далее либо тугоплавкие окислы, например А)20з, ZrOa и другие, в виде порошков и лент. Материал может быть получен заполнением зазоров шликерным литьем с последующим спеканием совместно с пуансоном.

При этом, пуансон (фиг.З) может иметь 0 большое количество стержней 3, изолированных друг от друга и цилиндрической части 1, причем каждый из стержней соединен с отдельным токоподводом 6, а цилиндрическа  часть 1 либо замен ющие ее части (сег- 5 менты 8) соединены с одним или несколькими токоподводами 6. Таким образом, люба  часть пуансона в радиальном направлении может быть подключена к регулируемому источнику тока, т.е. возможно осуществле- 0 ние зонного нагрева.

Возможны комбинации применени  вариантов пуансонов (фиг. 1-3), т.е. может быть применен в одной пресс-форме один пуансон одного варианта, а во второй - вто- 5 рого варианта. Токоподвод щие провода (шины) пуансонов -фесс-формы выполнены гибкими, т.е. имеют возможность свободного движени  зреете с пуансоном. Пресс- форму устанавливают в вакуумной камере 0 либо камере с защитным газом, либо в теплоизол ционной засыпке, расположенной между плитами гидравлического пресса. Конструкцию пуансона выбирают в зависимости от температуры и давлени  прессова- 5 ни . Пуансон примен ют дл  двустороннего и одностороннего прессовани .

Пуансон необходим дл  разогрева порошка , наход щегос  в прессовой камере пресс-формы, и передачи давлени  прессо- 0 вани . Разогрев производ т с необходимой скоростью,так как скорость разогрева легко регулируетс . Кроме того, скорость регулировани  разогрева от верхнего и нижнего пуансонов не зависит друг от друга, поэтому 5 верхний и нижний пуансоны можно разогреть с различными скорост ми до необходимых заданных температур с достаточной точностью. Температура разогрева предлагаемых конструкций пуансона высока  и мо- 0 жет достигать в вакууме или защитной среде 3000°С, а градиент в радиальном направлении минимальный.

В св зи с тем, что конструкци  пуансона о бладает достаточной жесткостью в осевом 5 направлении, т.е. все детали пуансона работают на сжатие, пуансон передает прессуемому материалу давление, достаточное дл  гор чего прессовани  порошков тугоплавких соединений. Кроме того, поскольку материал деталей пуансона - графит.

жесткость пуансона в осевом направлении с нагревом возрастает, что св зано со свойством графита увеличивать предел прочности на сжатие при нагреве.

Таким образом, конструкци  предлагаемого пуансона позвол ет произвести равномерный разогрев прессуемого порошка и выдержать давление, достаточное дл  прессовани  при высоких температурах.

Разогрев пуансона (дна) происходит за счет прохождени  тока промышленной частоты от трансформатора через его детали как через элементы сопротивлени . 8 различных конструкци х пуансона (фиг. 1 -3) ток проходит между цилиндрической частью 1, дном 2 и центральным стержнем 3 в том или другом направлении, разогрева  дно.

Наиболее целесообразно применение пуансона при отношении диаметра прессуемого издели  к высоте больше 2.

Работу пуансона в пресс-форме дл  гор чего прессовани  по схеме можно рекомендовать дл  устройства гор чего прессовани  неэлектропроводных порошков тугоплавких соединений.

Пуансон (фиг.1) работает следующим образом.

Посредством токоподводов 5 и 6 (один из них подпружинен) через токоподвод - щие шины от трансформатора тока промышленной частоты подают ток под напр жением 8-20 В на цилиндрическую часть 1 и центральный стержень 3. В результате прохождени  тока дно стакана разогреваетс . В процессе гор чего прессовани  давление передаетс  через тело пуансона (полную площадь поперечного сечени  пуансона).

На изолированной промежуточной плите 7, расположенной на столе гидравлического пресса, устанавливают нижний пуансон в сборе. На нижний пуансон устанавливают матрицу с обоймой на определенной высоте, регулируемой сменными подкладками.

На поверхность прессовой камеры нанос т барьерный слой толщиной 0,3-0,7 мм дл  предотвращени  взаимодействи  прессуемого материала с графитом Затем в прессовую камеру 13 засыпают прессуемый порошок (сформованную заготовку) и разравнивают его. В полости матрицы устанавливают верхний пуансон и подключают токоподвод щие шины и водоохлаждение токоподводов 5 и 6. Включают нагрев пуансонов и производ т их оазогрев с необходимой скоростью и на необходимой площади, осуществл   контроль и регулировку температуры . Нагружают верхний пуансон давлением предварительной подпрессов ки, после чего убирают сменные прокладки дл 

осуществлени  двустороннего прессовани  (свободного движени  матрицы с обоймой вниз).

После достижени  температуры гор че- 5 го прессовани  производ т рабочее нагру- жение верхнего пуансона давлением. По окончании гор чего прессовани  и охлаждени  пресс-формы траверсу пресса отвод т вверх, снимают изолированную промежуточ- 10 ьую шину с верхним пуансоном, пресс-форму разбирают и извлекают спресованное изделие , которое отправл ют на дальнейшую механическую обработку.

Примен   в пресс-форме дл  гор чего 15 прессовани  предлагаемый пуансон, можно получить изделие практически любого диаметра при условии, что высота его в 2 или более раз меньше диаметра. При этом значительно улучшаетс  качество изделий за

0 счет равномерной прогрессовки в радиальном направлении, в результате чего материал издели  имеет высокую стабильность значений прочности в радиальном направлении .

5П р и м е р. С использованием предлагаемого пуансона прессуют заготовку диаметром 280 мм и толщиной 50 мм. После удалени  сло  с высокой концентрацией стеклофазы алмазной обработкой из заго0 товки вырезают образцы 5 х 5x35 мм дл  исследовани  прочности на изгиб. Образцы имеют следующие характеристики: плотность 100%; прочность на изгиб (при испытании 30 образцов) при 20°С 680 МПа; разброс

5 значений прочности на изгиб в образцах, вз тых в радиальном направлении заготовки , 5,3%: прочность на изгиб (при испытании 5 образцов) при 1200°С 535 МПа (ранее заготовку с указанными свойствами диамет0 ром более 150 мм при нагреве индукционным способом получить не могли). Получив заготовку диаметром 280 мм с качеством материала, аналогичным полученным в известных устройствах, доказано, что обеспе5 чена возможность увеличени  диаметра прессуемых изделий из порошков тугоплавких соединений. При этом, учитыва , что высокое качество спрессованного ма еоиа- ла получено на заготовке значительно йоль0 шего диаметра, делают вывод о том, что качество самого материала повышаетс  и из него может быть получено качественно новое изделие. Таким новым изделием может быть, например, рабочее колесо газотур5 бинного двигател .

При использовании предлагаемого пу- нсона в пресс-форме дл  гор чего прессовани  порошков тугоплавких соединений значительно упрощаетс  примен емое оборудование - нет необходимости в использовании дорогосто щих преобразователей частоты тока, а значит удешевл етс  изделие. Кроме того, применение индукционного нагрева пресс-формы из графита дл  крупногабаритных изделий требует применени  защитной среды или вакуума дл  продлени  срока службы дорогосто щей пресс-формы. Таким образом, предлагаемый пуансон, не требующий магнитной защиты, расшир ет возможности оборудовани  за счет уве- личени  габаритов (диаметра) прессуемого издели . Кроме того, использование пуансона больше соответствует требовани м техники безопасности, так как примен етс  не высока , а промышленна  частота и напр же- ние на пуансоне на два пор дка ниже, чем на индукторе. При этом, в предлагаемой конструкции значительно легче осуществить автоматический режим нагрева как одним пуансоном, так и двум  при двустороннем прессовании, причем можно управл ть температурой (регулировать с достаточной точностью и скоростью ) пуансона и прессуемого материала либо от одного, либо от нескольких источников питани .

А-А

Claims (3)

1.Пуансон пресс-формы дл  гор чего прессовани , состо щий из корпуса и токо- проводов, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  габаритов спрессованных изделий без изменени  размеров пресс-формы и повышени  их качества, корпус выполнен в виде стакана с центральным стержнем, при этом внутренн   поверхность стакана и часть контактирующей с ним наружной поверхности стержн  изолированы друг от друга, а стакан и стержень соединены с токоподводами.

2.Пуансон по п.1,отличающийс  тем, что стакан выполнен из отдельных частей , жестко соединенных с его дном и с токоподводами, при этом указанные части ориентированы вдоль оси стакана, а их число кратно трем.

3.Пуансон по п.1,отличающийс  тем, что он снабжен дополнительными стержн ми , установленными между центральным стержнем и стаканом и соединенными с дополнительными токоподводами.

А-А