Способ горячего прессования и устройство для его осуществления
Сущность изобретения заключается в осуществлении непосредственного нагрева заготовки в пресс-форме в псевдокипящем объеме тугоплавкого порошка посредством расположения в нижней части пресс-формы газораспределительной решетки и плазменной горелки. Кроме того, основная, встроенная в пресс, вакуумная камера снабжена вспомогательными модуль-камерами, в которых размещены стационарно установленные на выдвижные столы пресс-формы и гибкие подводы энергоносителей. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к технологии изготовления изделий из порошковых и композиционных материалов.
Известен способ горячего изостатического прессования [1] при котором порошок заключают в герметичную капсулу, нагревают и прессуют посредством передачи давления на внешнюю стенку капсулы изостатической средой, например газом. Указанный способ имеет ряд недостатков: значительные затраты на изготовление герметичных капсул; значительная продолжительность циклов нагрева, прессования и охлаждения капсул; высокая сложность и уникальность применяемого оборудования; специальные требования к размещению оборудования и значительные удельные площади. Известна конструкция устройства горячего прессования в вакууме [2] включающая пресс-форму, нагреватель и вакуумную камеру, встроенную в пресс. Недостатками известной конструкции являются: низкая производительность оборудования; ограничение габаритных размеров обрабатываемых изделий; недостаточная точность поддержания изотермических условий прессования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ горячего изостатического прессования [2] при котором порошковую заготовку загружают в графитовую пресс-форму и засыпают чешуйчатым графитовым порошком. Пресс-форму помещают в печь, встроенную в пресс, нагревают и далее заготовку через пуансон и сыпучую среду прессуют в условиях изостатического давления. Недостатками известного способа являются: низкая производительность процесса; высокий уровень применения ручного труда;сравнительно высокий удельный расход электроэнергии. Наиболее близким по технической сущности является устройство штампового блока [3] включающее встроенную в пресс основную камеру и две вспомогательные вакуумные камеры, соединенные с основной камерой герметичными затворами и предназначенные одна для загрузки, предварительного нагрева заготовки, другая для охлаждения отпрессованной детали в инертном газе. Последовательное проведение операций предварительного нагрева заготовки и охлаждения отпрессованной детали в разных камерах снижает производительность оборудования из-за значительной продолжительности времени предварительного нагрева заготовки. Целью изобретения является повышение производительности процесса. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе и устройстве нагрев и охлаждение изделия ведут непосредственно в пресс-форме в псевдокипящем объеме инертного тугоплавкого порошка с использованием плазменного нагрева и в качестве плазмообразующей среды инертного газа. С целью реализации процесса в нижней части пресс-формы вмонтированы плазменная горелка и газораспределительная решетка, а саму пресс-форму устанавливают на выдвижной стол и подсоединяют гибкие подводы энергоносителей. Выдвижной стол с пресс-формой и гибкими подводами энергоносителей устанавливают в вакуумную модуль-камеру, которая соединена через технологический вакуумный затвор с основной камерой, вмонтированной в пресс. С целью обеспечения сложных условий эксплуатации пресс-формы (высокая температура, давление, смена режимов нагрева и охлаждения) стенки пресс-формы выполнены водоохлаждаемыми, футеровка и элементы конструкции выполнены из графита и керамики. Использование плазменного нагрева и псевдокипящей среды обеспечивает возможность полной автоматизации процесса загрузки и выгрузки оснастки с изделиями из пресс-формы, а также изотермические и безокислительные условия прессования порошковых материалов. Использование модульной конструкции вспомогательной камеры с размещением в ней стационарно установленной на выдвижной стол пресс-формы, которая соединена гибкими подводами с устройством подачи энергоносителей, позволяет оснащать пресс несколькими вспомогательными камерами-модулями, что обеспечивает сокращение длительности процесса прессования. На фиг. 1 представлена схема технологического процесса; на фиг. 2 устройство горячего изостатического, изотермического прессования изделий из порошковых материалов. Устройство (фиг. 2) включает пресс 1 изотермического прессования, подвижную траверсу 2, пуансон 3, основную вакуумную камеру 4, вспомогательную камеру-модуль 5, технологические вакуумные затворы 6, 7, выдвижной стол 8, устройство 9 гибких подводов энергоносителей в пресс-форму, пресс-форму 10, оснастку 11 с изделиями. Пресс-форма 10 включает водоохлаждаемый корпус 12, плазменную горелку 13, газораспределительную решетку 14, футеровку 15. Устройство работает следующим образом. Открывают технологический вакуумный затвор 6 одной из модуль-камеры 5 и выдвигают на загрузочную позицию стол 8 с установленной на нем пресс-формой 10. В пресс-форму 10 засыпают тугоплавкий инертный порошок и через устройство 9 гибких подводов энергоносителей, газораспределительную решетку 14 в нижнюю часть пресс-формы подают инертный газ в количестве, необходимом для создания псевдокипящей среды. Далее загружают в пресс-форму 10 оснастку 11 с изделиями и выдвижной стол 8 перемещают в вспомогательную модуль-камеру 5. Закрывают технологический затвор 6, включают плазменную горелку 13 и изделия нагревают до заданной температуры прессования. Затем одновременно уменьшают расход инертного газа и вакуумируют камеры 4, 5 дo заданного разряжения, открывают технологический вакуумный затвор 7 и стол с пресс-формой 10 перемещают в основную камеру 4. При достижении заданных параметров (температуры, времени выдержки, разряжения) включают рабочий ход подвижной траверсы 2 пресса 1 и через сыпучую среду пуансоном 3 прессуют (уплотняют) изделия с заданной скоростью деформации. По окончании процесса прессования включают обратный ход траверсы 2, отключают плазменный нагрев и пресс-форму 10 перемещают обратно в вспомогательную модуль-камеру 5, закрывают затвор 7 и в газораспределительную решетку 14 подают охлаждающую газовую среду. Одновременно в основную камеру 4 перемещают из другой модуль-камеры 5 вторую пресс-форму с изделиями. При достижении в первой модуль-камере 5 обрабатываемыми изделиями температуры окружающей среды, открывают затвор 6 и выдвигают стол 8 на позицию разгрузки. Оснастку 11 с изделиями выгружают, загружают следующую оснастку с изделиями и далее цикл повторяется. П р и м е р. Проводилась техническая обработка образцов диаметром 15 мм и длиной 60 мм из предварительно спеченного порошкового материала марки Ж-6,3 на экспериментальной установке, включающей гидравлический пресс, нижнюю и верхнюю опорные плиты, пресс-форму с встроенной плазменной горелкой, газораспределительной решеткой, систему подачи и отвода энергоносителей, пуансон, герметичное подвижное уплотнение, оснастку. Установка работает следующим образом. Рабочий объем пресс-формы заполняют тугоплавким порошком, подключают энергоносители (электроэнергию, воду, инертный газ), вакуумный насос и патрубок отвода газовой среды, подают в газораспределительную решетку газ и создают псевдокипящий объем порошка, загружают оснастку с образцами в рабочую полость матрицы пресс-формы, отключают подачу газа. Далее монтируют пуансон, подвижное уплотнение. Пресс-форму устанавливают на нижнюю опорную плиту гидравлического пресса. В таблице приведены механические свойства образцов, обработанных в экспериментальной установке в сравнении с мехсвойствами порошковых образцов, изготовленных по традиционной технологии (холодное прессование + спекание). Использование предлагаемого способа изостатического и изотермического прессования и устройства для его осуществления обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:
возможность получения повышенных прочностных свойств порошковых заготовок за счет изостатического и изотермического прессования;
повышение производительности процесса за счет сокращения времени обработки и возможности полной автоматизации и механизации процесса.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения интерметаллидных композиционных материалов
Изобретение относится к электротехнике - к получению электротехнических материалов, электротехнологии, физико-химии реакций в сплавах, порошковой металлургии и может быть использовано для разработки композиционных материалов, микрокристаллических плотноупакованных фаз с молекулярными комплексами и повышенными физико-механическими характеристиками на основе аморфизующихся веществ, включая аморфные металлические сплавы (АМС)
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения мишеней для ионно-плазменного распыления
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к оборудованию для получения тугоплавких соединений и материалов из металлических порошков и может найти применение на металлургических и машиностроительных предприятиях для изготовления составных слоистых материалов, заготовок или изделий с использованием металлических порошков путем их спекания с одновременным уплотнением
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердосплавных изделий для металлургии и машиностроения
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к конструкциям заготовок для изготовления изделий из порошков методом горячего изостатического прессования
Изобретение относится к производству изделий и полуфабрикатов методами порошковой металлургии
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для горячего прессования
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в электротехнической, электронной промышленности и машиностроении
Изобретение относится к порошковой металлургии и предназначено для изготовления, в частности, составляющих бланкета термоядерного реактора
Способ и устройство для уплотнения изделия // 2114717
Изобретение относится к способу и устройству для уплотнения изделия, и более точно, - к горячему изостатическому прессованию, например, металлических и интерметаллических отливок для закрытия внутренней пористости и для улучшения механических характеристик изделия
Способ изготовления режущего элемента // 2136442
Изобретение относится к области получения режущего инструмента из сверхтвердых материалов в условиях высокого давления и высокой температуры и может быть использовано в инструментальной промышленности
Способ изготовления режущего элемента // 2138369
Изобретение относится к области получения режущего инструмента из сверхтвердых материалов в условиях высоких давлений и температур и может быть использовано в инструментальной промышленности, в частности для оснащения резцов, фрез, пил и т.д
Изобретение относится к производству изделий и покрытий, проектируемых так, чтобы иметь заранее выбранные удельные теплопроводности и коэффициенты температурного расширения (КТР), согласующиеся с такими же характеристиками тех материалов, к которым эти изделия и покры- тия прикрепляются