SU1704923A1

SU1704923A1 - Apparatus for molding elongated rods from powder

Info

Publication number: SU1704923A1
Application number: SU904810108A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Степаненко; Леонид Александрович Исаевич; Александр Александрович Веремейчик; Евгений Васильевич Ляховец
Original assignee: Белорусский Политехнический Институт
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1992-01-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл формовани длинномерных прутков из порошка. Цель изобретени - расширение технологических возможностей устройства за счет изготовлени изделий из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. Первые две - три порции уплотн емого материала прессуют в матрице 1 на вспомогательном стержне из- сыпучего или компактного материала, в торце которого выполнено углубление , соответствующее профилю выступа на пуансоне 15, где d/D h/D-0,3-0,7, а угол 0 1-3&deg; Порцию сыпучего материалаThe invention relates to a device for forming long rods of powder. The purpose of the invention is to expand the technological capabilities of the device by manufacturing products from low-plastic powders with high-temperature superconductivity. The first two - three portions of compacted material are pressed in the matrix 1 on the auxiliary rod of a bulk or compact material, at the end of which a recess is made corresponding to the profile of the protrusion on the punch 15, where d / D h / D-0.3-0.7 , and the angle is 0 1-3 °. Portion of bulk material

Description

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к устройствам дл получени длинномерных цилиндрических прутков из оксидных порошков, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью .The invention relates to powder metallurgy, in particular, to devices for producing long cylindrical rods of oxide powders with high-temperature superconductivity.

Известно устройство дл формовани длинномерных прутков из порошка, содержащее матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце и клиновой механизм удержани прессовки за боковую поверхность .A device for forming long rods of powder containing a die, a punch with a protrusion at the working end, and a wedge mechanism for holding the compact at the side surface is known.

Недостатки известного устройства заключаютс б низкой производительности процесса формовани и невозможности получени прутков из малопластичных порошковых материалов. При формовании происходит разрушение прутка по границам отдельных порций сыпучего материала, периодически подаваемого в матрицу, что обусловлено низкой прочностью св зи между уплотненной и вновь засыпанной порци ми порошка.The disadvantages of the known device are the low productivity of the molding process and the impossibility of producing rods from low-plastic powder materials. During molding, the rod is destroyed along the boundaries of individual portions of the bulk material, periodically fed into the matrix, due to the low bond strength between the compacted and newly filled portions of the powder.

Известно устройство дл формовани длинномерных прутков из сыпучего материала , содержащее матрицу, пуансон с цилиндрическим выступом на рабочем торце, клиновой механизм удержани прессовки за боковую поверхность, снабженный т гами , пружинами, опорными шайбами и толкател ми, смонтированными с возможностью контактировани с опорными шайбами. Это устройство обеспечивает высокопроизводительное формование прутков из порошков пластичных материалов , а также из малоплэстичных сыпучихA device for forming long rods of bulk material is known, which contains a matrix, a punch with a cylindrical protrusion at the working end, a wedge mechanism for holding the compact over the side surface, equipped with dies, springs, support washers and pushers mounted with the possibility of contact with the support washers. This device provides high-performance molding of rods from powders of plastic materials, as well as from low-plastic bulk materials.

материалов, состо щих из неравноосных частиц с разветвленной поверхностью. Така форма частицупрощает в процессе формовани сцепление между собой соседних порций порошка. Однако при формовании малопластичных мелкодисперсных порошков с преимущественно равноосными частицами осколочной формы происходит разделение прессуемой заготовки на выходе из матрицы по границам отдельных порций порошка. что обусловлено низкой возможностью механического сцеплени между собой частиц уплотн емого материала. К такимmaterials consisting of non-axial particles with a branched surface. Such a particle shape simplifies the adhesion between adjacent portions of the powder during the molding process. However, when molding low-plastic fine powders with predominantly equiaxial fragmentation-shaped particles, the pressed billet is separated at the exit from the matrix along the boundaries of individual portions of the powder. this is due to the low possibility of mechanical coupling between the particles of the material being compacted. To such

материалам относ тс оксидные порошки , обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью.Materials include oxide powders with high-temperature superconductivity.

Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей устройства за счет получени изделий из малопластичных оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл формовани длинномерных прутков из порошка, содержащем матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце, клиновой механизм удержани прессовки за боковую поверхность, снабженный т гами, пружинами, опорнымиThe aim of the invention is to expand the technological capabilities of the device by obtaining products from low-plastic oxide powders with high-temperature superconductivity. This goal is achieved by the fact that, in a device for forming long rods of powder, containing a matrix, a punch with a protrusion on the working end, a wedge mechanism for pressing the pressing over the side surface, equipped with drafts, springs, supporting

шайбами и толкател ми, смонтированными С возможностью контактировани с опорными шайбами, выступ на пуансоне выполнен в форме усеченного конуса с вершиной, направленной в сторону пыхоwashers and pushers mounted With the possibility of contact with supporting washers, the protrusion on the punch is made in the shape of a truncated cone with the apex directed towards the puh

да прутка из матрицы, причем отношени диаметра большего основани конуса иyes a bar from a matrix, and the ratio of the diameter of the larger base of the cone and

высоты выступа к диаметру пуансона со- стэил ет 0.3-0,7, s угол наклона образующей конической поверхности выступа к его оси 1-3°.the height of the protrusion to the diameter of the punch is 0.3-0.7, s, the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the protrusion to its axis is 1-3 °.

Выполнение выступа на пуансоне в форма усеченного конуса позвол ет формовать о каждой порции уплотн емого материала полость, котора при засыпке в нее очередной порции порошка и последующем уплотнении обеспечивает механическое со- единлние соседних порций между собой по конической поверхности за счет упругого последстви порошкового материала. При угле наклона образующей конической поверхности к оси выступа, превышающем 3°. прочность соединени отдельных порций снижаетс и на поверхности сформованного прутка по границам порций образуютс трещины. Если этот угол меньше 1°, то при извлечении пуансона из матрицы происходит отрыв кольцевой части сформованной заготовки.Making a protrusion on a punch in the shape of a truncated cone allows you to mold a cavity about each portion of material being compacted, which, when the next portion of powder is filled into it and the subsequent compaction provides a mechanical connection of adjacent portions to each other along the conical surface due to the elastic consequence of the powder material. When the angle of inclination of the generatrix of the conical surface to the axis of the protrusion exceeds 3 °. the strength of the joint of the individual portions decreases and cracks form on the surface of the molded bar along the portions of the portions. If this angle is less than 1 °, then when removing the punch from the die, the annular part of the molded workpiece is torn off.

Выполнение выступа на пуансоне с отношением диаметра большего основани конуса к диаметру пуансона превышающим 0,7 вызывает разрушение кольцевого участка в каждой порции на выходе сформированного прутка из матрицы. В этом случае, когда это отношение меньше, чем 0,3, прочность соединени порций порошка между собой снижаетс , что приводит к разрушению прутка. Making the protrusion on the punch with the ratio of the diameter of the larger base of the cone to the diameter of the punch exceeding 0.7 causes destruction of the annular portion in each portion at the exit of the formed rod from the die. In this case, when this ratio is less than 0.3, the strength of the compound portions of the powder between them decreases, which leads to the destruction of the rod.

При отношении высоты выступа к диаметру пуансона, большем 0,7, вследствие неравномерного распределени плотности по длине порций в сформованном прутке образуютс поперечные трещины . Это отношение, меньшее 0,3, обусловливает снижение прочности соединени сформированных порций порошка между собой.When the ratio of the height of the protrusion to the diameter of the punch is greater than 0.7, transverse cracks are formed due to the uneven distribution of density over the length of the portions in the molded bar. This ratio, less than 0.3, causes a decrease in the strength of the connection between the formed portions of the powder among themselves.

На чертеже схематично изображено в исходном положении устройство дл формовани длинномерных прутков из порошка .The drawing shows schematically in the initial position a device for forming long rods of powder.

Устройство состоит из матрицы 1, за- прессоаанной 8 бандаж 2, который жестко смонтирован на кольце 3 с конической внутренней поверхностью, неподвижно установленном на столе 4 пресса. В кольце 3 установлены с гозг-южностью перемещени вдоль оси прессовани четыре клиновых зажима 5. Эти зажимы посто нно прижаты к конической поверхности кольца 3 распорными пружинами 6. Каждый кпинооой зажим 5 св зан с матричным блоком с помощью т ги 7. пружин 8 и 9 сжати различной жесткости, неподвижного упора 10. закрепленного о бандаже 2 на резьСз. и подпих.чо установленной относительно т ги 7 вдоль оси формовани опорной шайбы 11. В исходном положении устройства клиновые зажимы 15 при0 жаты к нижней торцовой поверхности матричного блока пружинами 9 и не контактируют со сформованной частью прутка 12. Осевое усилие сжати каждой из пружин 9 в исходном положении несколько превыша5 ет величину, равную сумме усили сжати пружины 8, веса т ги 7, клинового зажима 5. а также силы трени по сопр гаемым поверхност м этих деталей. На ползуне 13 пресса закреплен соосно матрице с помощью де0 ржэтел 14 пуансон 15 с выступом на рабочем торце. На держателе 14 соосно т гам 7 неподвижно закреплены четыре полых толкател 16. Ограничительные бобышки 17 неподвижно установлены на т гах 7 сThe device consists of a matrix 1, a molded 8 bandage 2, which is rigidly mounted on the ring 3 with a conical inner surface fixedly mounted on the table 4 of the press. In the ring 3, four wedge clamps 5 are mounted along the axis of compression along the pressing axis. These clamps are permanently pressed against the conical surface of the ring 3 by the spacer springs 6. Each clamp 5 is connected to the matrix block by means of the pull 7. springs 8 and 9 compression of various stiffness, fixed stop 10. fixed on the band 2 on the thread. and podih.cho established relative to the gi 7 along the axis of formation of the support washer 11. In the initial position of the device, the wedge clamps 15 are pressed to the lower end surface of the matrix block by springs 9 and are not in contact with the molded part of the rod 12. The axial compression force of each of the springs 9 the initial position slightly exceeds the value equal to the sum of the compressive force of the spring 8, the weight of the ty 7, the wedge clamp 5. as well as the friction force on the mating surfaces of these parts. On the slide 13 of the press is fixed coaxially with the matrix by means of de0 14 14 punch with a protrusion on the working end. On the holder 14, four hollow pushers 16 are fixedly fixed to the clamps 7. Restrictive bosses 17 are fixedly mounted on the thrues 7 seconds.

5 помощью резьбового соединени , что обеспечивает сборку деталей 7-11 устройства, а также позвол ет работать в режиме наладки . без применени пружин 9.5 by means of a threaded connection, which allows assembly of parts 7-11 of the device, and also allows operation in the set-up mode. without the use of springs 9.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Первые две - три порции уплотн емого материала окончательно прессуют в матрице 1 на вспомогательном стержне из сыпучего или компактного материала, гюсто нно зажатом клиновыми зажимами 5. В этом случае устройство собрано дл работы в наладочном режиме, т.е. пружины 9. опорные шайбы 11 и ограничительные бобышки 17 отсутствуют, что и обеспечи0 вает посто нный зажим вспомогательного стержн под действием пружины 8. В торце вспомогательного стержн , контактирующем с уплотн емым материалом, выполнено углубление, соответствующееThe first two to three portions of compacted material are finally pressed in a matrix 1 on an auxiliary rod of bulk or compact material, clamped with wedge clamps 5. In this case, the device is assembled to work in a setup mode, i.e. springs 9. thrust washers 11 and restrictive bosses 17 are absent, which ensures the permanent clamping of the auxiliary rod under the action of the spring 8. At the end of the auxiliary rod in contact with the material being compacted, a recess is made corresponding to

5 профилю выступа на пуансоне 15. При этом d/D ,3-0.7. а угол а 1-3°. После выхода из клиновых зажимов вспомогательный стержень можно отделить от формуемого прутка. После этого в устрой0 стве закрепл ют детали 9, 11 и 17, из бункерного устройства (не показано) порцию сыпучего материала загружают в матрицу 1. При этом клиновые зажимы 5 прижаты к нижней торцовой поверхности матрич5 него блока пружинами 9 и не контактируют со сформованной частью прутка 12. Перемещением вниз пуансона 15 осуществл ют предварительное уплотнение засыпанной порции в матрице.5 profile protrusion on the punch 15. At the same time d / D, 3-0.7. and the angle is 1-3 °. After exiting the wedge clamps, the auxiliary rod can be separated from the formable bar. After that, parts 9, 11, and 17 are fixed in the device, and from a bunker device (not shown), a portion of the bulk material is loaded into the matrix 1. In this case, the wedge clamps 5 are pressed to the lower end surface of the matrix unit 5 by springs 9 and are not in contact with the molded part bar 12. Move down the punch 15 to pre-seal the buried portion in the matrix.

0 Противодавление в этом случае создастс силами трени наход щихс в ней ранее спрессованных порций порошка. Когда давление предварительного уплотнени засыпанной порции достигает ЕС5 личины сопротивлени , создаваемого силами трени о стенки матрицы поход щихс в ней порций порошхэ. предварительное уплотнение заканчиваетс и начинаетс их проталкивание через матрицу. Проталкивание осуществл ют на иысоту одной спрессованной порции. В момент окончани проталкивани толкатели 16 соприкасаютс с опорными шайбами 11. Дальнейшее перемещение пуансона 15 и, следовательно, толкателей 16 приводит к сжатию опорными шайбами 11 пружин 9. Одновременно с ги 7 под действи ем пружин 8 перемещают по конической поверхности кольца 3 клиновые зажимы 5, которые сжимают и неподвижно фиксируют сформованную часть прутка 12 за пределами матрицы, обеспечивает тем самым выполнение операции окончательного прессовани ранее засыпанной порции порошка. После окончани прессовани пуансон 15 перемещают вверх. При этом толкатели 16 освобождают пружины 9, которые перемещают с помощью опорных шайб 11 и т г 7 клиновые зажимы 5 в исходное положение. Далее : ;икл формовани повтор ют в той же последовательности до получени из порошка прутка необходимой длины.0 The back pressure in this case will be created by the friction of the previously pressed portions of the powder in it. When the pressure of the precompaction of the buried portion reaches the EC5 of the amount of resistance created by friction against the walls of the matrix, the poroshe portions in it are suitable. the precompaction ends and pushing them through the die begins. Pushing is done to the height of one pressed portion. At the moment of pushing through, the pushers 16 contact the bearing washers 11. Further movement of the punch 15 and, therefore, the pushers 16 leads to compression of the bearing washers 11 of the springs 9. At the same time as the gi 7 under the action of the springs 8, wedge clamps 5 move along the conical surface of the ring 3, which compress and firmly fix the molded part of the bar 12 outside the matrix, thereby ensuring that the operation of the final pressing of the previously filled up portion of the powder is performed. After pressing is completed, the punch 15 is moved upwards. In this case, the pushers 16 release the springs 9, which move with the help of the support washers 11 and 7 of the wedge clamps 5 to the initial position. Further:; the spinning molding is repeated in the same sequence until a bar of the required length is obtained from the powder.

Использование предлагаемого устройства позвол ет расширить его технологические возможности за счет получени длинномерных прутков из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью за счет выполнени выступа на рабочем торце пуансона в форме усеченного конуса с определенными значени ми угла наклона образующей конической поверхности выступа к его оси и отношений Диаметра большего основани конуса и высоты выступа к диаметру пуансона .The use of the proposed device allows to expand its technological capabilities by obtaining long rods of low-plastic powders with high-temperature superconductivity by making a protrusion on the working end of the punch in the form of a truncated cone with certain values of the angle of inclination of the conical surface of the protrusion to its axis and the relationship of the diameter of the larger base the cone and the height of the ledge to the diameter of the punch.

Проведено формование прутков диа- метром D 10 мм и длинной 100 мм из высокотемпературного сверхпровод щего порошка состава УВа2СизО с помощью предлагаемого устройстаа. Масса навески каждой порции, составл юща 4 г, установлена таким образом, чтооы высота спрессованной порции порошка была приблизительно раона диаметру прутка. Это обеспечивает изменение плотности по высоте спрессованной порции и. следовательно , по длине всего прутка, не превышающее 3%. Усилие формовани составило 40кН, а среднее значение относительной плотности в полученных прутках 0.78. Изготовление всех образцов осуществл лось поп неизменном режиме формовани , задавались лишь различные значени размеров выступа на пуансоне.Rods with a diameter of D 10 mm and a length of 100 mm were formed from a high-temperature superconducting powder of the composition UV-2CizO using the proposed device. The weight of each portion, which is 4 g, was set in such a way that the height of the pressed portion of powder was approximately equal to the diameter of the rod. This provides a change in the density of the height of the compressed portion and. therefore, the length of the entire rod, not exceeding 3%. The molding force was 40 kN, and the average value of the relative density in the rods obtained was 0.78. The manufacture of all the samples was carried out in a constant molding mode, only different values of the protrusion dimensions on the punch were set.

Получен пруток, в котором полости в порци х формовались пуансоном со следующими размерами выступа: мм. а 2°, мм. Т.е. d/D h/D-0.5. Трещины и расслоени в сформованном прутке отсутствуют . При предлагаемых оптимальных соотношени х размеров выступа относительна прочность соединени порций порошка между собой составл ет 0,75-0.8 отA bar was obtained in which the cavities were shaped in portions by a punch with the following protrusion dimensions: mm. a 2 °, mm. Those. d / Dh / D-0.5. There are no cracks and delaminations in the formed bar. With the proposed optimal protrusion size ratios, the relative strength of the compound portions of the powder between them is 0.75-0.8 of

прочности цельного брикета такой же плотности . Прочность соединени порций и прочность цельного брикета определ лись из испытаний на изгиб в трех точках.strength of solid briquette of the same density. The bond strength of the portions and the strength of the solid briquette were determined from bending tests at three points.

При изготовлении выступа на пуансонеAt production of a ledge on a punch

с углом а 0,5°. независимо от величин отношений d/D и h/D, в момент извлечени пуансона происходит отрыв кольцевой части сформованной порции. При а 4° по границам порции образуютс трещины иwith an angle of 0.5 °. regardless of the values of the ratios d / D and h / D, at the time of the extraction of the punch, the annular part of the molded portion is detached. At a 4 °, cracks form at the portion boundaries and

прочность соединени порций друг с другом уменьшаетс по сравнению с указанными выше оптимальными значени ми.the strength of combining the portions with each other is reduced in comparison with the above optimal values.

При а - 8 мм, т.е. когда ,8. кольцевой участок в каждой спрессованной порции разрушаетс на выходе формуемого прутка из матрицы. В том случае, когда .23, относительна прочность соединени порции между собой снижаетс и составл ет 0,65, что часто приводит кWhen a is 8 mm, i.e. when, 8. the annular portion in each compressed portion is destroyed at the exit of the formable bar from the die. In the case of .23, the relative strength of the joint between the portions decreases with each other and is 0.65, which often leads to

разрушению прутка.the destruction of the rod.

При отношении .77 в сформованном прутке образуютс поперечные трещины. Это отношение, равное 0,26. обусловливает снижение относительной прочности соединени порций, котора дл данного случа составл ет 0,7.At a ratio of .77, transverse cracks are formed in the formed bar. This ratio is 0.26. causes a decrease in the relative strength of the compound portions, which for this case is 0.7.

Claims

Formula of the Shadow A device for forming long rods of powder containing a matrix, a punch with a protrusion at the working end, a wedge mechanism for holding the compact over the side surface with drafts, springs, support washers and pushers,

mounted with the possibility of contact with the support washers, characterized in that. what. in order to expand the technological capabilities of the device due to the manufacture of products from low-plastic powders with high-temperature superconductivity, the protrusion on the punch is made in the form of a truncated cone with a large base at the working end, and the ratio of the diameter is larger

5, the base of the cone and the height of the protrusion to the diameter of the punch are 0.3-0.7. and the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the protrusion to its axis is 1-3 °.