Способ изготовления изделий из порошка

 

Сущность: разбивают полость матрицы пресс-формы на гнезда для формования основания и боковых рабочих элементов твердосплавного пуансона жестко связанными между собой перегородками и осущё- ствляют засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, определяемыми соотношениями, связанными с массами основания и рабочих элементов пуансона . Перед прессованием перегородки удаляют и прессуют порошок пуансоном с поперечным сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению изделия . 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТ8У (21) 4824986/02 (22) 14.05,90 (46) 07.01.93. Бюл, К 1 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро химфотопрома (72) И. Я, Аронин, В. Н. Гришанов, В. Ф. Селех, А. Ф. Моргаль, В, А. Скрябин и Е, И. Онищук (56) Радомысельский И, Д., Печентковский

Е. Л,и Сердюк Т. Т„Пресс-формы для порошковой металлургии. Расчет и конструи-. рование, Киев: Техника, 1970, с, 55-56, Авторское свидетельство СССР

N 11551199884422, кл. В 22 F 3/02, 1987.

Изобретение относится к порошковой металлургии.

При вырубке перфорационных отверстий в кинофотопленке в химико-фотографической промышленности применяются специальные пуансоны. Они представляют собой твердосплавные сложнопрофMRüные фасонные детали, имеющие значительные перепады в сечении как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, а также множество различных отверстий.

Известен способ изготовления изделий из порошка, который включает засыпку порошка, предварительное формование, окончательное прессование пуансоном, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению прессуемой заготовки и спекание. Этот способ изготовления имеет такой недостаток, как невозможность получения при прессовании равноплотных заготовок, имеющих в пределах одного перехода в вертикальной плоскости резкие переходы в горизонтальной плоскости. Кроме. Ж«1785807 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ПОРОШКА (57) Сущность: разбивают полость матрицы пресс-формы на гнезда для формования основания и боковых рабочих элементов твердосплавного пуансона жестко связанными между собой перегородками и осуществляют засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, определяемыми соотношениями, связанными с массами основания и рабочих элементов пуансона. Перед прессованием перегородки удаляют и прессуют порошок пуансоном с поперечным сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению изделия, 3 ил„ 1 табл. того, из-за низкой прочности часто происходит разрушение заготовки при извлечении ее из пресс-формы.

Наиболее близким решением, принятым в качестве прототипа, является способ изготовления твердосплавных пуансонов, который включает разбивку формующей камеры пресс-формы на гнезда промежуточными пуансонами, засыпку шихты в гнезда дозироваííblми весовыми порциями, начиная с гнезд наименьшей высоты, последовательное формование отдельных элементов изделия промежуточными пуансонами на одинаковый уровень, прессование пуансонов, поперечное сечение которого соответствует наибольшему поперечному сечению изделия и спекание.

К недостаткам данного способа изготовления твердосплавных пуансонов следует отнести его низкую производительность, а также высокий процент брака, связанный с тем, что рабочие элементы прессуемых заготовок из-за своей низкой прочности ча1785807

30

40

55 ющем 1,6m, приводит к перепрсссовке и гд расслою, Засыпка шихты в гнездо, формуюсто разрушаются при извлечении прессовки из пресс-формы, Целью изобретения является повышение производительности изготовления и выхода Годного.

Это достигается тем, что в способе изготовления твердосплавных пуансонов в виде основания с боковыми рабочими элементами для вырубки перфораций, включающем разбивку полости матрицы 10 пресс-формы на гнезда для формования основания и боковых рабочих элементов, засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, предварительное формование, прессование пуансоном прессформы с поперечным сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению твердосплавного пуансона, и спекание, разбивку полости матрицы на гнезда осуществляют жестко связанными между собой перегородками, дозу шихты для формования рабочего элемента пуансона берут равной (1,3-1,6)гп, а дозу для формования основания, равной mI — (1,2 — 2,4)m, где m u mI — массы рабоче о элемента и основания спеченного пуансона, а перед прессованием перегородки удаляют. Кроме того предварительное формование выполняют с помощью вибрации.

Разбивка полости матрицы на гнезда жестко связанными между собой перегородками позволяет увеличить производи.тельность операции засыпки шихты, а также дает возмо>кность гнездам сохранять устойчивость в процессе воздействия вибрации.

Засыпка шихты в гнезда для формования рабочего элемента пуансона в количестве, равном (1,3 — 1,6)m, а в гнездо для формования основания пуансона в количестве, равном mI — (1,2-2,4)m, где m u mI — вес соответствующих частей спеченной заготовки, позволяет значительно увеличить прочность соединения рабочих элементов (ножек) пуансона с его основанием. При этом хотя плотность этих элементов пуансона получается несколько завышенной по сравнению с плотностью его основания, тем не менее это не приводит к расслою, а также серьезным короблениям и искажениям формы пуансона в процессе спекания. Засыпка шихты в количестве менее 1,3 m, где m— масса соответствующей части спеченной заготовки, не позволяет достичь необходимой прочности соединения рабочих элементов (ножек) пуансона с его основанием, для того чтобы извлекать из пресс-формы прессовки без поломок последних.

Засыпка шихты в количестве. превышащее основание пуансона, в количестве, равном mI -(1,2-2 4)m, позволяет оставлять общую величину навески неизменной при увеличении дозы шихты, подаваемой в места, формующие рабочие элементы пуансона ((1,3 — 1,6)m). Уменьшение дозы шихты, засыпаемой в гнездо, формующее основание пуансона, на величину (1,2 — 2,4)m не приводит к уменьшению прочности спрессованной заготовки, а также к заметным изменениям после спекания размеров пуансона, искажению его формы.

Под m и т1 следует понимать массы равноплотных частей спеченного пуансона, т, к, спекание твердого сплава происходит в присутствии жидкой фазы и плотность по объему заготовки выравнивается и практически становится равной аддитивной плотности материалов составляющих твердый сплав. Величины m и п 1 определяются расчетным путем, Зная удельный вес спеченного твердого сплава р и вычислив объемы отдельных частей твердосплавного пуансона (V и VI), можно легко определить их вес (m= Vp; m)= V>p), Выполнение предварительного формования шихты с помощью вибрации до извлечения перегородки позволяет в пределах каждого гнезда быстро и равномерно распределить шихту, что практически невозмо>кно сделать с помощью иглы из-за большого количества знаков, формующих множество отверстий B основании пуансона.

Таким образом, все перечисленные признаки являются существенными и направлены на дости>кение единой цели — повышение производительности изготовления и выхода годного.

На фиг. 1 изображено прессуемое изделие; на фиг. 2 — полость матрицы пресс-формы, разделенная перегородками на отдельные гнезда; на фиг. 3 — схема перемещения порошка при прессовании заготовки.

Способ заключается в следующем.

Полость матрицы пресс-формы, образованную щеками 1, вкладышами 2, нижним пуансоном 3 и стержнями 4, разбивают с помощью жестко связанных между собой перегородок 5 на ряд гнезд (фиг. 2). В эти гнезда засыпают порошок отдельными порциями, Засыпку шихты в гнезда для формования рабочего элемента пуансона производят в количестве, в 1,3 — 1,6 раз превышающем вес соответствующих частей спеченной заготовки, а в гнездо для формования основания заготовки — в количестве

cooTBeTcTBóK>Iöåì величине ITII — (1,2-2,4)m, е т и mI соответственно вес рабочего

1785807 элемента и основания пуансона в спеченном состоянии. После этого пресс-форму устанавливают в струбцину и помещают на вибростол. Производят предварительное формование шихты в гнездах с помощью вибрации, При этом порошок равномерно распределяется в пределах каждого гнезда, После этого удаляют перегородку из прессформы, вставляют верхний пуансон 6 и производят прессование. Затем заготовку аккуратно извлекают из пресс-формы, сушат и спекают, Так как в гнездах А шихты находится в

1,3 — 1,6 раза больше веса соответствующей части пуансона в спеченном состоянии, часть шихты из этих гнезд перемещается в гнездо, формующее основное тело заготовки (фиг. 3). Таким образом, плотность и прочность рабочих элементов пуансона и его основания получается более высокой. Это позволяет извлекать прессовки из прессформы, не подвергая их разрушению, Более высокая плотность рабочих элементов пуансона по сравнению с его основанием не приводит к расслою, а также серьезным короблениям и искажениям формы пуансона в процессе его спекания, Пример. Описанным способом была получена партия твердосплавных пуансонов для вырубки перфорационных отверстий. Размеры спрессованных заготовок приведены на фиг. 1. Марка твердого сплава

ВК20 ГОСТ 3882 — 74. Доза шихты, засыпаемая в гнездо для формования рабочего элемента пуансона составляла 3,4 г, что соответствовало массе спеченного рабочего элемента (m), умноженной на коэффициент 1,4. Доза шихты, засыпаемой в гнездо для формования основания пуансона составляла 46,2 г, что соответствовало массе спеченного основания (п 1) с вычетом массы спеченного рабочего элемента пуансона (m), умноженной на коэффициент 1,6 (см. таблицу 1). Насыпная плотность шихты была во всех гнездах примерно одинакова и составляла 3,5 г/см . Относительная плотность спрессованных рабочих элементов пуансона должна составлять 80%, а его основания 60%. Учитывая, что плотность спеченного сплава ВК20 равна 13,5 г/см, толщина спрессованной ножки 3,75 мм, а основания 7,5 мм, были определены необходимые величины хода верхнего и нижнего пуансона.

Необходимая величина хода верхнего пуансона для достижения относительной плотности рабочих элементов, равной 80 /, 3,75 - - — - — — 3,75=8 мм, 13,5 0,8

l соном (фиг.2). Прессование как верхним, так

55 основания пуансона, равной 60 g„

7,5 — 7,5=9,8 мм.

13,5 0,6

Таким образом, величина хода верхнего пуансона составила 8 мм, а необходимую подпрессовку основания пуансона на 9,8—

8= 1,8 мм для достижения относительной плотности 60% осуществляли нижним пуани нижним пуансоном вели "до упора". В спрессованных заготовках отсутствовали разрушения, сколы трещины, Не был обнаружен расслой, Размеры заготовки после спекания соответствовали заданным, Искажения формы были минимальны.

По сравнению со способом прессования, принятым в качестве прототипа, производительность изготовления твердосплавных пуансонов повысилась на 40%, а выход годного при этом увеличился на 80%, О>кидаемый экономический эффект от использования заявляемого изобретения на единицу продукции (одна твердосплавная заготовка) составит 0,88 руб.

Ориентировочная потребность народного хозяйства s объектах с использованием заявляемого изобретения 25000 штук в год.

Ожидаемый годовой экономический эффект от максимального объема использования изобретения составит 22000 руб.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий из порошка, преимущественно твердосплавных пуансонов в виде основания с боковыми рабочими элементами для вырубки перфораций, включающий разбивку полости матрицы пресс-формы на гнезда для формирования основания и боковых рабочих элементов, засыпку в гнезда шихты дозированными весовыми порциями, предварительное формование, прессование пуансоном пресс-формы с поперечным сечением, соответствующим наибольшему поперечному сечению твердосплавного пуансона, и спекание, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности изготовления и выхода годного, разбивку полости матрицы на гнезда осуществляют жестко соединенными между собой перегородками, дозу шихты для формования рабочего элемента пуансонов берут равной (1,3-1,6)m, а дозу для формования основания, равной m>-(1,2 — 2,4)m, где m и т1 — массы рабочего элемента и основания спеченного пуансона, а перед прессованием перегородки удаляют.

2, Способ по и. 1, отл и ча ю щи йс я тем, что предварительное формование выполняют с помощью вибрации.

Заготовка

Эксперимент ку) заготовки готовки

П отступ

Величина навески. засыпаемая в гнездо,формующее основное тело заготовки

Величина навески,засыпаемой в гнеэ- Характеристика до, формующее рабочий элемент(нож-.спрессованной за50

2,4 ге !

49 пц-0.4гл

1.64

1.! m

2,88 ге1ч1,8m

48,1

1,2 m

1,3m

3,12 ши1,2 m

47,1

1,4 m юи1,6 m

3,36

46,2

1.5 m

3.60 ш!-2m

45,2

1,6m

3,84

44,2 аявляемый способ ш1-2„4 m

Заготовка при разборке прессформы и извлечении разрушается.

Все рабочие эле. менты отделены от основного тела заготовки

Заготовка при разборке прессформы и извлечении разрушается.

Все рабочие элементы отделены от основного тела заготовки

Заготовка при разборке прессформы и извлечении разрушается.

3 рабочих элемента из 4-х отдалены отосновного тела заготовки

Спрессованная заготовка без сколов. трещин, разрушений, расслой отсутствует.

После спекания размеры заготовки, искажения формы в пределах заданных в черт.

О!.3934.

В спрессовайных заготовках отсутствуют разрушения. сколы, трещины. расслой. После спекания размеры заготовок, искажения формы соответствуют заданным в черт.

01.3934, В спрессованных заготовках разрушения. сколы, трещины, расслой отсутствуют.

После спекания размеры заготоваксоответствуют заданным в чар г, 01.3934, Искажения формы минимальны.

В спрессованных заготовках отсутствуют разрушения сколы, трещины. Рас- . слой не обнаружен. Разме ы

1785807

Продолжение таблицы

Заготовка

Эксперимент

1 г

m>-2,8 гл

43,3

4,08

1,7 m гл1-3,2 m

42.3

4,32

1,8 m

m1-3,6 m

41,4

4,58

1.9 m

40,4 пи-4 m

4,80

2.0 m

Величина наеески, засыпаемая в гнездо формующее основное тело за г готовки

Величина навески,засыпаемой в Характеристика гнездо. формующее рабочий "-:mìåíò ñïðåññîâàííàé зазаготовки после спекания соответствуют заданным в черт. 01.3934.

Искажения фор мы минимальны.

В спрессованных заготовках (в рабочих элементах) наблюдается расслай, отслаивание

В спрессованных заготовках(в рабочих элементах) наблюдается расслой после спекания. наблюдаются искажения формы

В спрессованных заготовках (в рабочих элементах) наблюдается расслой, отслаивание. Паоле спекания искажения формы значительны

Заготовка при разборке прессформы и извлечении разрушается (основное тело заготовки) 1785807

Составитель И,Аронин фУ8.5

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Заказ 214 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 д, Г (Лфр 0 5ОРл О) г