Устройство для формования длинномерных прутков из порошка

 

Изобретение относится к устройствам для формования длинномерных прутков из порошка. Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства за счет изготовления изделий из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. Первые две - три порции уплотняемого материала прессуют в матрице 1 на вспомогательном стержне изсыпучего 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° Порцию сыпучего материала

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕ1%ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13

И

1б

3 (21) 4810103/02 (22) 26,02,90 (46) 15.01,92. Бюл. hb 2 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.В,Степаненко, Л.А.Исаевич, А.А.Веремейчик, Е.В.Ляховец (53) 621.762.4.04 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 442944. кл. В 30 В 11/06, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 1452664, кл. В 22 F 3/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ

ДЛИН)-(ОБМЕРНЫХ ПРУТКОВ ИЗ ПОРОШКА

/7

tf

У

7 г

12

Ы3 1704923 Al (57) Изобретение относится к устройствам для формования длинномерных прутков из порошка. Цель изобретения — расширение технологических возможностей устройства за счет изготовления изделий из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. Первые две — три порции уплотняемого 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 б/0= и/0-0,3-0.7. а угол а--1-Зо Порцию сыпучего материала

1704923 загружают в матрицу 1. 1;липовые зажимы

5 приз рты к нижней тор.,ооой поверхности матричного блока пружинами 9 и не

K0 тактируют со сфор <ованной частью прутка 12. Перемещениел; вниз пуансона

15 осуществляют предварительное уплотнение ззсыпанной f10,, р<.< и матрице. Когда давление предварительного уплотнения засыпанной порции дос1игает величины сопротивления, создаваемого силами трения о стенки латрицы находящихся в ней порций порпшка, предварительное уплотнение ",аканчивается и начинается их проталкивание ереэ матрицу. Проталкивание осу<цзствляют на высоту одной спрессованной порции. В момент окончания проталкивания толкатели 16 соИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения длинномерных цилиндрических прутков из оксидных порошков, обладающих высокотемпературной сверхпроводимостью.

Известно устройство для формования длинномерных прутков из порошка, содержащее матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце и клиновой механизм удержания прессовки за блоковую поверхность.

Недостатки известного устройства заключаются в низкой производительности процесса формования и невозможности получения прутков из малопластичных порошковых материалов. При формовании происходит разрушение прутка по границам отдельных порций сыпучего материала, периодически подаваемого о матрицу, что обусловлено низкой прочностью связи меж. ду уплотненной и вновь засыпанной порциями порошка.

Известно устройство для формования длинномерных прутков из сыпучего материала, содержащее матрицу, пуансон с цилиндрическим выступом на рзбочел торце, клиновой л.сханизм удержания прессовки за боковук поверхность, снабженный тягами, пружинами, опорными шайбами и толкателями, смонтированными с воэможностью контактирооания с опорными шайбал1и. Это устройство обеспечивает высокопроизводительное формооание прутков из порошков пластичных материалов. а тзкж» из малоплзстичных сыпучих

35 прикасаются с опорныл<и <1<айбзл<и 1 1. / зльнейшее перемещение пуансон". 15 и, следовательно, толкзтелсй 16 приводит к сжатию опорными шз .бами 11 пружин 9. Одпооременно тяги 7 под действием пружин 8 перемещают по конической поверхности кольца

3 клиновые зажимы 5, которые сжимают и неподвижно фиксируют сформованную часть прутка 12 за пределами матрицы, обеспечивая тем самым оыпол><ение операции окончательного прессования ранее засыпанной порции порошка. По окончании прессования пуансон 15 перемещают вверх. При этом толкатели 16 освобождают пружины 9, которые перемещают с помощью опорных шайб 11 и тяг 7 клиновые зажимы 5 в исходное положение. 1 ил. материалов. состоящих из нераоноосных частиц с разветвленной поверхностью.

Такая форма частиц упрощает в процессе формооания сцепление между собой соседних порций порошка. Однако при формовании малопластичных мелкодисперсных порошков с преимущественно равноосными частицами осколочной формы происходит разделение прессуемой заготовки на выходе иэ матрицы по границам отдельных порций порошка, что обусловлено низкой воэможностью механического сцепления между собой частиц уплотняемого материала. К таким материалам относятся оксидные порошки, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью.

Целью изобретения является расширение технологических воэможностей устройства эа счет получения иэделий иэ малопластичных оксидных порошков с высокотемпературной сверхпроводил<остью.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формования длинномерных прутков из порошка. содержащел< матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце. клиновой механизм удержания прессовки за боковую поверхность, снабженный тягами, пружинал<и. ог<орныл<и шайбами и толкателя ли, смонтированными с возможностью контактирооания с опорными шайбами, выступ на пуан»o«e выполнен в форме усеченного кону 3 с вершиной, направленной в стопп< у выхп да прутка иэ матрицы, причем отношения диал1етра большего основания конуса и

1704923

40 в ыс от ы выступа к диаметру пуа нс о на состаигяет 0,3 — 0,7, а угол наклона образующей конической поверхности выступа к его оси 1-3 .

Выпогнение выс-упа на пуансоне в форме усеченного конуса позволяет формовать о каждой порции уплотняемого материала полость, которая при засыпке о нее очередной порции порошка и последующем уплотнении обеснечиоэет механическое соединение соседних порцйй между собой по кони Iec«GL поверхности за счет упругого последствия порошкового материала. При угле наклона образующей конической поверхности к оси выступа, превышагощем Зо. прочность соединения отдельных порций снижается и на поверхности сформованного прутка по границам порций образуются трещины. Если этот угол меньше 1, то при извлечении пуансона из матрицы происходит отрыв кольцевой части сформованной заготовки.

Выполнение выступа на пуансоне с отношением диаметра большего основания конуса к диаметру пуансона превышающим

0,7 ойзывает разрушение кольцевого участка в каждой порции на выходе сформированного прутка из матрицы. В этом случае, когда это отношение меньше, чем

0,3, прочность соединения порций порошка между собой снижается, что приводит к разрушению прутка.

При отношении высоты выступа к диал1етру пуансона, большем 0,7, вследствие неравномерного распределения плотности по длине порций в сформованном прутке образуиотся поперечные трещины. Это отноилен«е. меньшее 0,3, обуслсоливает сни:кение прочности соединения сформированных порций порошка между собой.

На чертеже схематично изображено в исходном положении устройство для формования длинномерных прутков из порошка.

Ус1ройство состоит «э матрицы 1, запрессованной в бандаж 2, который жестко смонтирован на кольце 3 с конической внутренней поверх«остью, неподвижно установленном на столе 4 пресса. В кольце 3 установлены с возможностью перемещения вдоль оси прессования четыре клиновых зажима 5. Зти зажимы постоянно прижаты к конической поверхности кольца 3 распорныл:и пружинами Г>. Каждый клиновой зажим 5 связан с матричным блоком с помощью тяги 7, пружин 8 и 9 сжатия различной кестхости, неподвижного упора 10, закр ленного о бандаже 2 на резьбе. и подои-".íо установленной от45

35 носительно тяги 7 вдоль оси формования опорной шайбы 11. В исходном положении устройства клиновые зажимы 15 прижаты к нижней торцовой поверхности матричного блока пружкггэми 9 и не контактируют со сформооанной частью прутка 12.

Осевое усилие сжатия ках дой из пружин 9 в исходном положении несколько превышасТ величину, равную сумме усилия сжатия пружины 8, оеса тяги 7, клинового зажима 5, а также силы трения по сопрягаемым поверхностям этих деталей. На ползуне 13 пресса закреплен соосно матрице с помощью держателя 14 пуансон 15 с выступом на рабочем торце. На держателе 14 соосно тягам 7 неподвижно закреплены четыре полых толкателя 1б, Ограничительные бобышки 17 неподвижно установлены на тягах 7 с полгощью резьбового соединения, что обеспечивает сборку деталей 7-11 устройства, а также позволяет работать в режиме наладки . без применения пружин 9, Устройство работает следующим образом.

Первые две — три порции уплотняемо- го материала окончательно прессуют в матрице 1 на вспомогательнол1 стержне из сыпучего или Kot1nBKTHof материала, постоянно зажатом клиновыми зажимами 5.

В этом случае устройство собрано для работы в наладочном режиме, т.е. пружины

9, опорные шайбы 11 и ограничительные бобышки 17 отсутствуют. что и обеспечивает постоянный зажим вспомогательного стержня под действием пружины 8, В торце вспомогательного стержня, контактирующем с уплотняемым материалом. выполнено углубление. соответствующее профилю выступа на пуансоне 15. При этом d/D= г1/D=0,3-0,7. а угол а=1-3 . После выхода из клиновых зажимов вспомогательный стержень можно отделить от формуемого прутка. После этого о устройстве закрепляют 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 матричного блока пружинами 9 и не контактируют со сформооанной частью прутка 12.

Перемещением вниз пуансона 15 осуществляют предварительное уплотнение засыпанной порции в матрице.

Протиоодавление в этом случае создастся силами трения находящихся в ней ранее спрессованных порций порошка.

Когда даолени" предварительного уплотнения засыпанной порции достигает åeличины сопротивления, создаваел1ого силами трен«я о стенки матрицы наxoäя1704923

8 щихся в ней порций порои.ка. предварительное уплотнение заканчивается и начинается их проталкивание через матрицу. Проталкивание осуществляют на высоту одной спрессованной порции. В момент окончания проталкивания толкатели 16 соприкасаются с опорными шайбами 11. Дальнейшее перемещение пуансона 15 и, следовательно, толкателей

16 приводит к сжатию опорными шайбами

11 пружин 9. 0;,повременно яги 7 под действием пружин 8 перемещают llO койической поверхности кольца 3 клиновые зажимы 5, которь е сжимают и неподвижно фиксируют сформованную часть прутка 12 за пределами матрицы, обеспечивает тем самым выполнение операции окончательного прессования ранее засыпанной порции порошка. После окончания поессования пуансон 15 перемещают вверх. При этом толкатели 16 освобождают пружины 9, которые перемещают с помощью опорных шайб 11 и тяг 7 клиновые зажимы 5 в исходное положение. Далее

::.икл формования повторяют в той же последовательности до получения иэ порошка п рутка необходимой длины, Использование предлагаемого устройства позволяет расширить его технологические возможности за счет получения длинномерных прутков из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью за счет выполнения высту.-.а на рабочем торце пуансона в форме усеченного конуса с определенными значениями угла наклона образующей конической поверхности выступа к его оси и отношений диаметра большего основания конуса и высоты выступа к диаметру пуансона.

Проведено формование прутков диаФ л1етром D 10 мм и длинной 100 мм из высокотемпературного сверхпроводящего порошка состава УВагСиз07 с помощью предлагаемого устройстаа. Масса навески

- каждой порции, составляющая 4 г, установлена таким образом. чтобы высота спрессованной порции порошка была приблизительно равна диаметру прутка. Это обеспечивает изменение плотности по высоте спрессова»г» о:1 порции и. Следовательно, по длине всего прутка. не превышающее

3;(,. Усилие формоаания составило 40кН, а среднее значение относительной плотности в полученных прутках 0.78. Изготовление всех образцов осуществлялось при неизменном режиме рормования. задавались лишь различные значения размеров выступа нэ пуансоне.

Формула изобретения

Устройство для формования длинномерных прутков из порошка, содержащее матрицу, пуансон с выступом на рабочем торце, клиновой механизм удержания прессовки за боковую поверхность с тягами, пружинами. опорными шайбами и толка гелями, смонтированными с возможностью контактирования с опорными шайбами, о т ll и ч аю щ е е с я тем. что. с целью расширения технологических возможностей устройства эа счет изготовления иэделий из малопластичных порошков с высокотемпературной сверхпроводимостью. выступ на пуансоне

I выполнен в виде усеченного конуса с большим основанием на рабочем торце, причем отношения диаметра большего основания конуса и высоты выступа к диаметру пуансона составляют 0.3-0,7. а у»ол наклона образующей конической поверхности выступа к его оси 1-3О.

Получен пруток, в котором полости в порциях формовались пуансоном со следующими размерами выступа: d=5 мм, и =2О, h=-5 мм. Т.е. d/D=-h/0-0,5. Трев;ины и рас5 слоения в сформованном прутке отсутствуют. При предлагаемых оптимальных соотношениях размеров выступа относительная прочность соединения порций порошка между собой составляет 0,75--0,8 от

10 прочности цельного брикета такой же плотности. Прочность соединения порций и прочность цельного брикета определялись иэ испытаний на изгиб в трех точках.

При изготовлении выступа на пуансоне

15 с углом a - 0,5О, независимо от величин отношений d/D и h/D, в момент извлечения пуансона происходит отрыв кольцевой части сформованной порции. При а =- 4 по границам порции образуются трещины и

20 прочность соединения порций друг с другом уменьшается по сравнению с указанными выше оптимальными значениями, При a = 8 мм, т.е. когда d/D=0,8, кольцевой участок в каждой спрессованной пор25 ции разрушается на выходе формуемого прутка иэ матрицы. В том случае, иногда б/D=0.23, относительная прочность соединения порции между собой снижается и составляет 0,65, что часто приводит к

30 разрушению прутка.

При отношении h/D=0,77 в сформованном прутке образуются поперечные трещины.

Это отношение. равное 0,26. обусловливает снижение относительной прочности соеди35 нения порций, которая для данного случая составляет 0,7.