Способ получения многослойных изделий и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: способ включает послойную засыпку порошков, подпрессовку и обработку сжатым воздухом каждого слоя, спекание под давлением. Устройство состоит из матрицы 1., закреплен-. ной на столе 2 пресса, нижнего пуансона 8, верхнего пуансона 4, внутри которого находится с возможностью перемещения стержень 5 с буртиком 6 и продольным открытым поясом 7, Механизм перемещения стержня содержит уплотнительное резиновое кольцо 8, эксцентриковую ось 9 с рабочими поверхнос тями 10 и 11 и рукоятку 12 управления. К верхнему пуансону 4 прикреплен штуцер 13. В нижней части пуансона 4 имеется цилиндрическое углубление

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 22 F 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873282/02 (22) 15,10.90 (46) 07.03.93. Бюл. N. 9 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) П.С.Кислый. В.Б.Гурик, Н.М,Прокопив, В.Е.Рымар, В.Д.Горпинченко, И,И.Кусяк и

А.Д,Данник (56) Авторское свидетельство СССР

N725820,,кл,,В 22 F 7/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 402478,,кл. В 30 В 15/02, 1970, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„„Ж „„1 799688 А1 (57) Сущность изобретения; способ включает послойную засыпку порошков, подпрессовку и обработку сжатым воздухом каждого слоя, спекание под давлением. Устройство состоит из матрицы 1, закрепленной на столе 2 пресса, нижнего пуансона 8, верхнего пуансона 4, внутри которого находится с возможностью перемещения стержень 5 с буртиком 6 и продольным открытым поясом 7, Механизм перемещения стержня содержит уплотнительное резиновое кольцо 8, эксцентриковую ось 9 с рабочими поверхностями 10 и 11 и рукоятку 12 управления, К верхнему пуансону 4 прикреплен штуцер 13. В нижней части пуансона 4 имеется цилиндрическое углубление

1799688 о

20

18. Отверстие штуцера 13, радиальное отверстие 14 пуансона 4, канал, образованный пазом и поверхностью 17 на стержне 5, цилиндрическое углубление 18 образуют каИзобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению многослойных изделий.

С целью обеспечения возмо>кнос и получения многослойных изделий, преичущественно метлллокерамически>;, с отношением диаметра к толщине одного слоя не менее 50, без загрязнения углеродом, т,е. без применения пластификаторов, со слоями разной толщины, Еоставов, крупности порошков, с возможностью применения различных давлений напрессовки по ходу процесса, с качественной границей слоев, и высокой плотностью, высокой прочностью соединения слоев, а также с высокими механическими свойствами изделий после последующего спекания поддавлением предложен способ изготовления многослойных изделий и устройство для его осуществления.

Способ включает послойную засыпку порошков, допрессовку каждого слоя с дальнейшим спеканием под давлением, Согласно изобретению после допрессовки каждого слоя поверхность последнего подвергают воздействию сжатого воздуха вместо образующегося при обратном ходе пуансона вакуума, разрушающегося йапрессованный слой.

Для достижения цели изобретения в устройстве для получения многослойных изделий, содержащем матрицу, нижний .и верхний пуансоны, верхний пуансон снабжен сообщающимся с системами сжатого воздуха и откачки вакуума радиальным отверстием, а в нижней части со стороны внрутреннего отверстия имеется углубление, в стержне вы пол нен и родольный открытый пояс, сообщающийся с радиальным отверстием и цилиндрическим углублением в пуансоне.

В верхней части пуансона дополнительно выполнено сквозное радиальное отверстие для установки механизма перемещения стержня, выполненного в виде оси с эксцентриком, который контактирует.с б6у р тТи кКоом М сcтT|е:р >жKнHя, опирающимся на нал, соединяющий полости 24 и 20 с системой подачи сжатого воздуха и вакуумирования, 2 с.п. ф-лы, 2 ил. упругое уплотнительное резиновое кольцо, 1 охватывающее стержень и размещенное в проточке пуансона. Нижний торец стержня при нижнем его положении находится заподлицо с рабочей поверхностью пуансона, образуя сплошную поверхность, .На фиг.1 изображено устройство для напрессовки слоев из керамических и металлических порошков; на фиг. 2- сечение А-А на фиг.1, Устройство состоит из матрицы 1, закрепленной на столе 2 пресса, нижнего пуансона 3 в виде диска, верхнего пуансона 4, внутри которого находится с возможностью перемещения стержень 5 с буртиком 6, продольным открытым поясом 7. Устройство содер>кит механизм перемещения стержня: уплотнительное резиновое (упругое) кольцо

8, зксцентриковую ось 9 с рабочими поверхностями 10, 11 и рукоятку 12 управления. К верхнему пуансону 4 прикреплен Штуцер

13, поз. 14 обозначено радиальное отверстие пуансона. Верхний пуансон 4 прикреплен к плите 15 пресса винтами с помощью фланца 16. В верхнем пуансоне 4 в нижней его части со стороны отверстия 17 имеется цилиндрическое углуб>1ение 18, расстояние от оси которого до рабочей поверхности 19 равно эксцентриситету е зксцентриковой оси 9, Полость 20 предназначена для слоистой заготовки 21, Поз. 22 обозначен слой насыпанного порошка. B верхнем пуансоне

4 цилиндрической поверхностью отверстия

17 и рабочей поверхностью 23 стержня 5 образована полость 24, Отверстие штуцера

13, радиальное отверстие 14 пуансона 4, канал, образованный открытым продоль- ным поясом 7 и поверхность отверстия 17 на стержне 5, цилиндрическое углубление 18 образуют соединительный канал, сообщающий полости 24 и 20 с системами подачи сжатого воздуха и вакуумирования через приспособление, состоящее из вентилей и тройника (не показано), вентили перекрыты.

Устройство работает следующим образом.

1799688

Исходное положение. Выпрессовано очередное многослойное иэделие. Нижний пуансон 3 занимает положение между столом 2 пресса и матрицей 1, которая прикреплена к столу 2, Верхний яуансон 4 находится в верхнем положении, при котором стержень 5 с помощью уплотнительного упругого кольца 8 поднят в верхнее крайнее положение и прижат к рабочей поверхности

10 эксцентриковой оси 9.

Рабочий цикл, Насыпают порцию порошка, выравнивают. Включают рабочий ход пресса: верхний пуансон входит в полость 10 матрицы 1 на некоторую глубину (примерно 10 — 15 мм). Останавливают ход пресса. Открывают вентиль и производят вакуумирование полости 20 матрицы 1 и слоя порошка 22. Закрывают вентиль, пово/ рачивают рукоятку на 90 (в горизонтальное положение), при этом стержень 5 занимает 20 нижнее крайнее положение, его рабочая по.верхность 23 находится в одной плоскости с поверхностью (рабочей) 19 верхнего пуансона 4, Включают рабочий ход пресса и осуществляют напрессовку слоя порошка на 25 предыдущие слои 21.

Холостой ход, Открывают вентиль системы подачи сжатого воздуха, поворотом рукоятки в вертикальное положение поднимают стержень 4 с помощью уплотнительно- 30

ro упругого резинового кольца 8 в верхнее крайнее положение, при этом образуется полость 24, к которой подходит сжат6 и воздух. Включают холостой ход, поднимается верхний пуансон 4 и одновременно в зазор 35 между ным и изделием заходит сжатый воз-. дух из полости 24, Равномерное давление сжатого воздуха удерживает верхний слой и предотвращает его от разрушения, После выхода верхнего пуансона 4 иэ матрицы 1 40 перекрывают вентиль подачи сжатого воздуха, Затем начинается новый цикл напрессовки. После напрессовки заданного количества слоев производится выпрессовка изделия, 45

Выпрессовка. Последний холостой ход не производится. Отсоединяют матрицу от стола 2 пресса, производят подъем верхнего пуансона 4 на 2 — 3 мм, извлекают нижний пуансон. Производят рабочий ход пресса до 50 выхода верхнего пуансона 4 за пределы нижней поверхности матицы 1, при этом матрица находится на праставках одинаковой с нижним пуансоном 3 высоты.

Резиновое кольцо 8, кроме функции уп- 55 ругого элемента, выполняет функцию уплот нения, герметизирующего соединительный канал.

Матрица и пуансоны сопрягаются с минимальным зазором, стенки матрицы не загрязняются порошком, что исключает загрязнение порошков слоя порошками другого слоя.

Конкретный пример.

Для получения многослойного изделия использовали порошки хрома, окиси хрома, окиси алюминия с крупностью 40 мкм. Формирование слоистой заготовки напрессовкой производил в пресс-форме с рабочим диаметром 46 мм. Рабочие поверхности матрицы и пуансонов имели шероховатость

0,16 мкм. Готовили навески порошков соот- ветственно требуемым толщинам слоев.

Напрессовку производили в следующей последовательности.

Загружали навеску порошка в матрицу на нижний пуансон. Включали рабочий ход пресса, верхний пуансон входил в полость матрицы на некоторую глубину (примерно

10 — 15 мм). Останавличали ход пресса. Открывали вентиль, производили вакуумирование полости матрицы и слоя, порошка.

Закрывали вентиль. Поворотом рукоятки стержень опускали в нижнее положение, его . рабочая поверхность занимала положение заподлицо с рабочей поверхностью верхнего пуансона. Включали рабочий ход пресса и осуществляли прессование слоя порошка.

Поворотом рукоятки в вертикальное положение стержень поднимали в верхнее положение, под стержнем образовывалась полость, соединенная с системой подачи сжатого воздуха. Включали холостой ход, поднимался верхний пуансон и одновременно в зазор между ним и изделием заходил сжатый воздух, который удерживал верхний слой в сцеплении с предыдущим и предотвращал его от разрушения. По аналогичному циклу производят напрессовку поочередно других слоев порошков.

Производили вып рессовку сформированного слоистого пакета, после чего приступали к формированию очередного пакета слоев.

Полученная слоистая заготовка диаметром

46 мм состояла из.двадцати слоев толщиной

0,2 мм из порошков окиси алюминия, окиси хрома, хрома, Высота заготовки равнялась

7,6 мм. После горячего прессования высота слоистого кермета равнялась 4 мм. Слои были качественными.

Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволит обеспечить возможность получения многослойных изделий, преимущественно металлокерамических, с отношением диаметра к толщине одного слоя не менее 50 и обеспечить их качество, Предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют формировать слоистые керметы из металлических и кера1799688 4 Фояр

Составитель П.Кислый

Техред М,Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 1127 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинаг "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина. 101 мических мелкодисперсных порошков (относительно дешевых и недефицитных) с высокой ударной вязкостью.

Ожидаемый экономический эффект от испол ь зова ния за явл яемого изобретения на единицу продукции составит 5,55 руб.

Ориентировочная потребность народного хозяйства. в объектах с использованием заявляемого изобретения 50 тыс. руб. в год.

Ожидаемый годовой экономический эффект от максимальчого использования заявляемого изобретения составит 227,5 тыс, руб.

Формула изобретения

1. Способ получения многослойных изделий, включающий послойную засыпку порошков, подпрессовку каждого слоя и спекание под давлением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем получения тонких слоев с отношением диаметра к толщине каждого слоя не менее 50, после .одпрессовки поверхность слоя обрабатывают сжатым воздухом.

2, Устройство для получения многослойных изделий, содержащее матрицу, нижний пуансон и верхний пуансон с радиальным отверстием, переходящим в осевое, сооб5 щенное с полостью матрицы и вакуумной системой, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем получения тонких слоев с отношением диаметра к толщине каждого

10 слоя не менее 50, устройство снабжено стержнем с продольным открытым поясом, размещенным в осевом отверстии пуансона, и механизмом его перемещения, пуансон посредством радиального отверстия

15 сообщен с системой подачи сжатого воздуха, в нижней части верхнего пуансона выполнено углубление, продольный пояс сообщен с радиальным отверстием и углублением пуансона, а механизм перемещения

20 выполнен в виде оси с эксцентриком, размещенным в сквозном радиальном отверстии пуансона, и упругого уплотнительного кольца, размещенного в проточке пуансона и охватывающего стержень