SU761197A1 - Способ изготовления многослойных изделий 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении фильтров, накопительных емкостей, фитилей для тепловых труб, катализаторов и т. д. 5

Известен способ получения многослойных изделий преимущественно из тонкостенной заготовки с равномерно расположенными по всей поверхности отверстиями, включающий наложение одного слоя на другой 10 путем гибки заготовки и осадку слоев [1].

Недостатком способа являются низкие механические свойства материала, обусловленные частичным контактом слоев и отсутствием неразъемного соединения между 15 слоями почти по всему объему материала. При точечной сварке тонкого профильного материала под нагрузкой пуклевки распрямляются, что нарушает внутреннюю структуру материала и снижает его меха- 20 нические свойства.

Известным способом невозможно получить стабильную ориентировку капиллярной структуры из-за неплотного и частичного контакта между слоями материала. 25 Технологический цикл операции штамповки пуклевок на однослойной ленте занимает много времени.

Цель изобретения — получение стабильной ориентировки капиллярной структуры, 30

2

повышение прочности соединения слоев, а также упрощение технологии изготовления многослойного пористого изделия.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе осадки на многослойной заготовке штампуют с равномерным шагом пуклевки, после чего многослойную заготовку нагревают до температуры спекания.

На фиг. 1 схематически изображена предварительная гибка заготовки; на фиг. 2 — схема окончательной гибки заготовки; на фиг. 3 — схема штампа для осадки пакета; на фиг. 4 — схема двухслойного пористого материала.

Сборка двухслойного пакета из плоской заготовки, например гибкой, представлена на фиг. 1 и 2. Перфорированная заготовка 1, обрезанная в размер, укладывается на плиту 2 (фиг. 1) и прижимается к ней накладкой 3 с помощью струбцины 4. Неприжатый край заготовки Г огибается вокруг накладки 3. Затем оснастка разбирается и заготовка догибается до совмещения кромок на подкладке 5 (фиг. 2). Для тонкостенной заготовки гибка может производиться вручную.

По указанной технологии, имея набор накладок 3 различного размера, можно собирать многослойный пакет из любого количества слоев. Получение многослойного

3

пакета из одной плоской заготовки упрощает подготовку слоев, а отсутствие пуклевок не препятствует их плотной сборке. Кроме того, при таком способе слои пакета соединены между собой в месте изгиба заготовки общей зоной «а» (фиг. 3), что препятствует продольному смещению слоев в процессе осадки и расслоению обжатого пакета при транспортировке и спекании. Если же собирать пакет из нескольких плоских заготовок, то слои в пакете не будут соединены между собой общими зонами. Это снижает качество изделия.

Осадку многослойного пакета в отдельных точках с равномерным шагом и одновременное совмещение образуюй'шхся пуклевок каждого слоя между собой осуществляют в штампе (фиг. 3), где пуансон 6 и матрица 7 имеют не только ответные выступы «б» и впадины «в», но и контактирующие между собой выступы «г».

Многослойный пакет укладывают в штамп, затем с помощью любого источника энергии осаживают пакет контактирующими выступами «г». Так как в начальный момент пакет с выступами «г» имеет точечный контакт, то наружные слои пакета осаживаются больше внутренних, при этом удельные давления превосходят предел прочности материала. Слои пакета под давлением контактирующих выступов из смежных зон деформации текут навстречу друг другу и происходит их выпучивание с образованием пуклевок 8 и 9( фиг. 4). В зоне осадки 10 слои значительно деформируются. Поэтому в этих зонах происходит схватывание материала, обеспечивающее плотное прилегание слоев в локализованных участках йри последующем спекании. Одновременно ответными выступами «б» (фиг. 3) пуклевки 9 выгибаются во впадины «в», пуклевки 8 и 9 совмещаются (фиг. 4) между собой с небольшим зазором и образуются внутренние полости 11. Последние получаются из-за неравномерной деформации пакета (неравномерность осадки, изгиба и пружинения слоев), а также наличия выступающих кромок отверстий 12 или грата на поверхности перфорированного материала. Через полости 11 (фиг. 4) происходит сообщение отверстий 12 смежных слоев и образование сквозной пористости.

Совмещение пуклевок повышает прочность сцепления слоев при сдвиге и стабилизирует значение прочности материала на сдвиг по всему изделию. Плотное совмещение слоев по узкой зоне в виде замкнутого контура, которое происходит при высоких удельных давлениях осадки (Руц>К-σ_Β, где К — коэффициент, равный 1,5 и более, а σ_Β — предел прочности деформируемого материала) и малом шаге (Л^0,85 мм), приводит после спекания к получению капиллярной структуры с преимущественной ее ориентировкой к поверхности изделия

51197

4

(при толщине слоев 0,1 мм). При других же условиях осадки (Ру_Д<К-а_в и шаге

1,2 мм) возможно получение после спекания разорентированной капиллярной 5 структуры или структуры с преимущественной ориентировкой вдоль изделия.

Осадка материала пакетом повышает

производительность труда на этой операции пропорционально количеству слоев.

10 Несмотря на то, что местное схватывание материала при осадке обеспечивает плотное прилегание слоев в множестве мест, прочность и стабильность сцепления между слоями недостаточна для эксплуатации из15 делия. Нагрев деформированного пакета до температуры спекания существенно повышает прочность соединения слоев на отрыв и стабилизирует ее значение за счет диффузионного соединения. При спекании про20 исходит соединение по множеству локальных контактных поверхностей, расположенных на расстоянии 0,83—0,85 мм одна от другой по всему объему изделия. Это повышает прочность изделия на отрыв и стаби25 лизирует ее значения по всему объему материала. к тому же при нагревании не нарушается внутренняя структура материала из-за отсутствия внешней механической нагрузки.

Пример. Изготавливается многослойный пористый лист из двух—четырех слоев сплава ниобия ЭЛН-1. Заготовкой служит перфорированная электронным лучом фольга толщиной 0,1 мм с отверстиями диаметром 0,2 мм и шагом между ними 0,3 мм. Сначала собирают многослойный пакет из плоской заготовки путем гибки вручную, затем полученный пакет осаживают в штампе на гидравлическом прессе усилием 24 тс, между двумя сетками, которые играют роль пуансона и матрицы № 063-022 или № 055-0,28 из стали Х18Н10Т. При такой осадке заготовка значительно деформируется в отдельных точках с шагом 0,83— 0,85 мм (максимальная степень деформации в этих точках составляет 50%). Кроме того, вне зон значительной местной деформации материал выпучивается, образуя пуклевки, и путем выгибания выступами сетки пуклевки каждого слоя совмещаются между собой с местным зазором 0,15 мм. Толщина двухслойного пакета после деформации составляла 0,5—0,6 мм.

Перфорированный пакет затем нагревают в вакуумной печи типа СШВЛ до 1800°С и выдерживают 2 ч. После термообработки изделие получают монолитным: оно не расслаивается при гибе с перегибом. Использование специальной оснастки и подвижной среды для осадки многослойной заготовки позволяет получить изделие типа тел вращения.

С помощью предлагаемого способа осуществляют получение деталей с ориентированной капиллярной структурой, повыше761197

5

ние прочности соединения слоев и стабилизации ее значений по изделию, сохранение внутренней структуры материала в процессе соединения слоев. Это значительно повышает качество изделия.

Кроме того, упрощается технология сборки слоев и растет производительность при штамповке пуклевок пропорционально количеству слоев.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ изготовления многослойных изделий, преимущественно из тонкостенной заготовки с равномерно расположенными по всей поверхности отверстиями, включаю6

   щий наложение одного слоя на другой путем гибки заготовки и осадку слоев, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности соединения слоев и обеспечения

   5 получения стабильной ориентировки капиллярной структуры, в процессе осадки на многослойной заготовке штампуют с равномерным шагом пуклевки, после чего многослойную заготовку нагревают до темпе10 ратуры спекания.