Способ получения изделий из керамического порошка

 

Изобретение относится к технологии получения изделий из керамических порошков с помощью энергии метательных взрывчатых веществ. Способ получения изделий из керамического порошка заключается в том, что на равном расстоянии между верхним пуансоном и нижним пуансоном из высокопластичного металла, например из свинца, симметрично продольной оси пресс-формы размещают составной контейнер, состоящий из внутренней оболочки из металлической фольги, например, из меди, слоев прессуемого порошка, разделенных металлическими прокладками, например, из медной фольги, верхнего и нижнего металлических дисков, например, из стали, наружной оболочки и крышки контейнера из высокопластичного металла, например из свинца, и заполняют пресс-форму труднопрессуемым порошком, например песком, при этом наружный диаметр контейнера составляет 0,7-0,8 внутреннего диаметра пресс-формы, наружный диаметр пресс-формы составляет 1,5-1,8 ее внутреннего диаметра, удельная масса труднопрессуемого порошка между контейнером и верхним пуансоном составляет 0,1-0,2 удельной массы ударника. Процесс ведут при скорости ударника 450-650 м/с и при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансонами, крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки контейнера, равном 0,27-0,53, а также при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания, равном 0,1-0,18. Техническим результатом изобретения является создание нового технологического цикла, обеспечивающего за один акт прессования получение сразу нескольких высококачественных изделий из керамического порошка. В результате получают изделия из керамического порошка с высокой плотностью, близкой к плотности спеченных прессовок, полученных по стандартной промышленной технологии, в изделиях отсутствуют расслоения и поперечные трещины, обеспечивается высокая производительность процесса прессования и стабильность плотности спрессованных изделий, изделия не загрязняются продуктами сгорания пороховых газов и другими инородными включениями, для извлечения изделий из пресс-формы не требуется прессовое оборудование. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии получения изделий из керамических порошков с помощью энергии метательных взрывчатых веществ и может быть использовано в электротехнической и радиоэлектронной промышленности для изготовления пьезоэлементов, изоляторов и т.п.

Известен способ прессования брикетов из металлических и керамических порошков на баллистическом прессе (Обработка металлов взрывом. А.В. Крупин, В. Е. Соловьев, Г. С. Попов, Н.Р. Кръстев.- М.: Металлургия, 1991, с. 294), включающем ствол с закрепленной на нем составной матрицей, пороховой заряд, снаряд, пуансон и прессуемый порошок, расположенный в матрице. Снаряд, разгоняясь под воздействием давления пороховых газов, ударяет по пуансону и уплотняет порошок.

Недостатками указываемого способа являются: низкая плотность прессовок при прессовании изделий из керамических порошков - их плотность не превышает 55 - 65% от теоретического значения, в поверхностных слоях прессовок из керамических порошков возникают расслоения; при скорости ударника более 300 м/с, что необходимо для повышения давления прессования и снижения пористости прессовок, происходит деформация и разрушение сложной составной матрицы (раздутие или разрушение на отдельные части), тем самым ограничивается возможность получения высокоплотных изделий из керамических порошков; необходимость применения прессового оборудования для извлечения прессовок из матрицы, при котором возможно их разрушение; низкая производительность процесса прессования.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения прессовок из пьезокерамического порошка (Ударное сжатие порошковой шихты пьезокерамики ЦТС 19, П.О. Пашков, В.Д. Рогозин, Н.А. Садков, А.В. Попов, А.Е. Витенко. Сб. "Металловедение и прочность материалов", Волгоград, 1983, с. 69 - 75 - прототип), при котором осуществляют разгон цилиндрического ударника и его удар в соосно расположенную пресс-форму с порошком. Для разгона ударников применяют пороховые метательные устройства. Пресс-форма представляет собой стальной цилиндр со сквозным каналом. Прессуемый порошок располагают между верхним и нижним пуансонами. После нагружения из порошка получают образец в виде цилиндрической таблетки. Для обеспечения торможения образца после удара нижний пуансон устанавливают на податливой подушке. Извлечение образца после нагружения производится выпрессовкой пуансонов в таблетки через сквозной канал пресс-формы.

Недостатком указанного способа является значительная пористость получаемых порошковых таблеток, что ограничивает применение данного способа для получения изделий промышленного назначения, при повышенной скорости ударника происходит неравномерная радиальная пластическая деформация стальной пресс-формы, что приводит к заклиниванию прессовки в ее канале, происходит крупное разрушение прессовок при их выпрессовании из канала пресс-формы; частое разрушение стальной пресс-формы на части при повышенной скорости ударника, что сопровождается полным разрушением прессовок; загрязнение прессовок продуктами сгорания пороховых газов делает их непригодными для дальнейшего использования; значительный разброс плотности по высоте получаемых таблеток, что не позволяет за один акт ударного нагружения получать несколько таблеток с одинаковыми свойствами, а это свидетельствует о низкой производительности процесса прессования; возможно возникновение расслоений в поверхностных слоях прессовок и поперечных трещин при повышенных режимах прессования, что приводит к снижению выхода годной продукции и делает рассматриваемый способ неэффективным для получения высокоплотных керамических изделий промышленного назначения.

Данный способ имеет невысокий технический уровень, так как не обеспечивает получения высокоплотных изделий из керамических порошков, что приводит при последующем обжиге к частичному улетучиванию из объема прессовок легкоплавких составляющих, вследствие чего нарушается стехиометрический состав изделий, а это снижает их электрофизические характеристики, например, у пьезоэлементов; не обеспечивается сохранность прессовок от хрупкого разрушения и от загрязнения их посторонними примесями при повышенных скоростях ударника, вследствие взаимодействия прессуемых объемов с пороховыми газами, заклинивания прессовок в пресс-форме из-за ее неравномерной пластической деформации по длине и из-за расслоений в поверхностных слоях прессовок и возникновения поперечных трещин; малая производительность процесса прессования - все это делает невозможным применение данного способа для получения изделий промышленного назначения.

В связи с этим важнейшей задачей является разработка нового способа получения изделий из керамического порошка по новой технологической схеме получения новой волновой структуры импульсов давления в контейнере с прессуемым порошком при ударном нагружении, исключающей возникновение в прессуемых изделиях разрушающих напряжений, с многослойным размещением прессуемого порошка в составном контейнере, состоящем из внутренней оболочки из металлической фольги, например, из меди, слоев прессуемого порошка внутри этой оболочки, разделенных металлическими прокладками, например, из медной фольги, верхнего и нижнего металлических дисков, например, из стали, наружной оболочки и крышки контейнера из высокопластичного металла, например, из свинца, что предотвращает разрушение изделий при прессовании, обеспечивает легкое извлечение изделий из контейнера после прессования, способствует повышению производительности процесса, так как за один шаг нагружения возможно получение нескольких изделий, предотвращает загрязнение прессовок инородными включениями; выбор оптимального размещения контейнера в пресс-форме между стальными пуансонами, что обеспечивает симметричное воздействие на контейнер импульсов давления, возникающих при ударном сжатии, способствует выравниванию плотности прессовок во всех слоях прессуемого порошка; набор труднопрессуемого материала для заполнения пресс-формы, что способствует снижению радиальных деформаций контейнера и пресс-формы, предотвращает возникновение в прессовках радиальных трещин, способствует легкому извлечению контейнера из пресс-формы после ударного сжатия; выбор оптимального наружного диаметра контейнера в зависимости от внутреннего диаметра пресс-формы, что способствует сохранности прессовок от разрушения и лучшей извлекаемости контейнера из пресс-формы; выбор оптимального наружного диаметра пресс-формы в зависимости от ее внутреннего диаметра, что способствует сохранению пресс-формы от разрушения при ударном нагружении, снижает металлоемкость процесса прессования; выбор удельной массы слоя труднопрессуемого порошка между контейнером и верхним пуансоном в зависимости от удельной массы ударника, что способствует сохранению прессовок, расположенных в верхних слоях контейнера, от разрушения, создает благоприятные условия для прессования; выбор скорости ударника и отношение его удельной массы к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансонами, крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки контейнера, что способствует получению оптимального давления в слоях прессуемого порошка, получению одинаковой плотности независимо от их расположения в контейнере, благодаря этому обеспечивается возможность получать за один акт ударного нагружения несколько изделий с одинаковыми свойствами; выбор отношения удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания, что обеспечивает высокоэффективное торможение системы при ударном нагружении, препятствует возникновению значительных растягивающих напряжений в прессовках способствует лучшей сохранности изделий от разрушения, способствует повышению плотности прессовок за счет отраженных волн; выбор материала для изготовления нижнего пуансона, что облегчает извлекаемость контейнера из пресс-формы, устраняет необходимость использования при этом прессового оборудования. В совокупности все перечисленные технологические приемы позволяют получить за один акт ударного нагружения сразу несколько изделий с одинаковыми свойствами, с высокой плотностью, без расслоений, трещин, без загрязнений прессовок продуктами сгорания пороховых газов и другими инородными веществами, при этом облегчается извлечение изделий из пресс-формы.

Техническим результатом заявленного способа является создание нового технологического цикла, обеспечивающего с помощью энергии метательных взрывчатых веществ (порохов) получение за один акт прессования сразу нескольких высококачественных изделий из керамического порошка за счет создания новой волновой структуры импульсов давления в контейнере с прессуемым порошком при ударном нагружении, исключающей возникновение в прессуемых изделиях разрушающих напряжений. В результате получают изделия из керамического порошка с высокой плотностью, близкой к плотности спеченных прессовок, полученных по стандартной технологии, в изделиях отсутствуют расслоения и поперечные трещины, обеспечивается высокая производительность процесса прессования и стабильность плотности спрессованных изделий; изделия не загрязняются продуктами сгорания пороховых газов и другими инородными включениями; для извлечения изделий из пресс-формы не требуется прессовое оборудование.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения изделий из керамического порошка, при котором используют пороховое метательное устройство, цилиндрический ударник, пресс-форму в виде стального цилиндра ее сквозным каналом, верхний и нижний пуансоны, а на равном расстоянии между верхним пуансоном и нижним пуансоном из высокопластичного металла, например, из свинца, симметрично продольной оси пресс-формы размещают составной контейнер, состоящий из внутренней оболочки из металлической фольги, например, из меди, слоев прессуемого порошка, разделенных металлическими прокладками, например, из медной фольги, верхнего и нижнего металлических дисков, например, из стали, наружной оболочки и крышки контейнера из высокопластичного материала, например, из свинца, и заполняют пресс-форму труднопрессуемым порошком, например, песком, при этом наружный диаметр контейнера составляет 0,7 - 0,8 внутреннего диаметра пресс-формы, наружный диаметр пресс-формы составляет 1,5 - 1,8 ее внутреннего диаметра, удельная масса слоя труднопрессуемого порошка между контейнером и верхним пуансоном составляет 0,1 - 0,2 удельной массы ударника, а процесс ведут при скорости ударника 450 - 650 м/с и при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансоном, крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки контейнера, равном 0,27 - 0,53, а также при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания, равном 0,1 - 0,18.

Новый способ получения изделий из керамического порошка имеет существенные отличия по сравнению с прототипом и аналогами как по качеству получаемых изделий, так и по производительности и совокупности технологических приемов, условий и режимов при его осуществлении. Так предложено прессуемый порошок размещать в несколько слоев в составном контейнере, состоящем из внутренней оболочки из металлической фольги, например, из меди, слоев прессуемого порошка, разделенных металлическими прокладками, например, из медной фольги, верхнего и нижнего металлических дисков, например, из стали, наружной оболочки и крышки контейнера из высокопластичного металла, например из свинца, что защищает прессовки от разрушения при прессовании, обеспечивает легкое извлечение изделий из контейнера после прессования, повышает производительность процесса прессования, так как за один акт ударного нагружения получают несколько изделий в зависимости от количества слоев прессуемого порошка в контейнере, предотвращает загрязнение прессовок инородными включениями.

Предложено размещать контейнер внутри пресс-формы симметрично ее продольной оси на равном расстоянии между верхним и нижним пуансонами и заполнять пресс-форму труднопрессуемым порошком, например, песком, при этом нижний пуансон выполнять из высокопластичного металла, например, из свинца, что способствует симметричному воздействию импульсов давления на прессуемые объемы при ударном прессовании, снижению радиальных деформаций контейнера и пресс-формы, предотвращает радиальные трещины в прессовках, облегчает извлечение контейнера из пресс-формы, поскольку для этого не требуется прессовое оборудование, что в свою очередь также способствует лучшей сохранности образцов, так как возможно их повреждение в случае использования прессового оборудования (сколы кромок, появление поперечных трещин, и т.п.) из-за хрупкости керамики.

Предложено наружный диаметр контейнера выполнять равным 0,7 - 0,8 внутреннего диаметра пресс-формы, что способствует лучшей сохранности прессовок от разрушения и лучшей извлекаемости контейнера из пресс-формы, способствует более эффективному и экономичному использованию внутреннего объема пресс-формы. При величине наружного диаметра контейнера выше верхнего предела затрудняется его излечение из пресс-формы; при величине наружного диаметра контейнера ниже нижнего предела наблюдается неравномерное обжатие контейнера по высоте, искривление прессовок, расположенных в нижних слоях контейнера.

Предложено выбирать наружный диаметр пресс-формы равным 1,5 - 1,8 ее внутреннего диаметра, что обеспечивает сохранность стальной пресс-формы от разрушения. При величине наружного диаметра пресс-формы выше верхнего предела возникает неоправданно высокий расход металла на ее изготовление; при величине наружного диаметра пресс-формы ниже нижнего предела происходит разрушение пресс-формы при ударном воздействии, что в свою очередь приводит к разрушению контейнера и находящихся в нем изделий.

Предложено удельную массу слоя труднопрессуемого порошка между контейнером и верхним пуансоном выбирать равной 0,1 - 0,2 удельной массы ударника, что способствует созданию благоприятных условий для прессования, сохранению верхних прессовок в контейнере от разрушения, равномерному распределению давления по высоте контейнера, получению высокоплотных изделий. При величине удельной массы слоя труднопрессуемого порошка выше верхнего предела значительно снижается плотность получаемых изделий; при величине удельной массы слоя труднопрессуемого порошка ниже нижнего предела наблюдается разрушение прессовок в верхних слоях контейнера, возникает неравноплотность прессовок, расположенных в разных слоях контейнера.

Предложено скорость ударника выбирать равной 450 - 650 м/с, а отношение удельной массы ударника к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансонами крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки контейнера выбирать равным 0,27 - 0,53, что способствует получению во всех слоях прессуемого порошка необходимого для получения высокой плотности давления, равномерному распределению давления прессования в прессовках, что приводит к получению изделий с близкими свойствами и высокой плотностью; кроме того, при предложенных режимах процесса прессования, не разрушается стальная пресс-форма и контейнер, что способствует получению высокоплотных изделий из керамического порошка без сколов, трещин и других недопустимых дефектов. При скорости ударника и отношении удельной массы выше верхнего предела происходит разрушение стальной пресс-формы, сопровождающееся разрушением контейнера и содержащихся в нем прессовок. При скорости ударника и отношении удельной массы ниже нижнего предела не обеспечивается получение изделий из керамического порошка с высокой плотностью, снижается эффективность процесса прессования.

Предложено отношение удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания выбирать равным 0,1 - 0,18, что обеспечивает высокоэффективное торможение системы при попадании ударника в пресс-форму, предохраняет контейнер от выдавливания из пресс-формы при ударном воздействии, защищает контейнер в пресс-форме от динамических перегрузок, способствует созданию в прессовках высокого уровня давления за счет взаимодействия отраженных импульсов давления, благодаря чему повышается качество прессовок: прессовки получаются высокоплотными, без сколов и трещин. При отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания выше верхнего предела торможения пресс-формы с содержащимся в ней контейнером оказывается малоэффективным, возможно разрушение прессовок в контейнере, снижается долговечность стального основания. При отношении удельных масс ниже нижнего предела качество изделий не ухудшается, но возникает неоправданно высокий расход металла на изготовление стального основания, что повышает затраты на процесс прессования.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существующим признакам завяленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков решения, позволило выявить совокупность отличительных признаков в заявленном объекте по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "Изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена схема получения изделий из керамического порошка с осевым разрезом стальной пресс-формы 9, труднопрессуемого порошка 11 и ствола 14.

На фиг. 2 показан продольный осевой разрез контейнера 1 на фиг. 1.

Предлагаемый способ получения изделий из керамического порошка осуществляется в следующей последовательности.

Изготавливают контейнер 1, для этого сначала с помощью цилиндрической оправки изготавливают внутреннюю оболочку 2 контейнера, например, из медной фольги, устанавливают нижний металлический диск 3, например, из стали, отгибают нижнюю кромку оболочки, с помощью специальной оснастки отливают наружную оболочку 4 из высокопластичного металла, например, из свинца, засыпают прессуемый керамический порошок 5, разделяя его на слои металлическими прокладками 6, например, из медной фольги, устанавливают верхний металлический диск 7, например, из стали, осуществляют подгибку верхней кромки оболочки, как показано на фиг. 2, запрессовывают крышку контейнера 8 из высокопластичного металла, например, из свинца; берут стальную пресс-форму 9, запрессовывают в нее нижний пуансон 10 из высокопластичного металла, например, из свинца; размещают симметрично продольной оси пресс-формы 9 контейнер 1, при этом наружный диаметр контейнера (равен наружному диаметру наружной оболочки контейнера 4 из высокопластичного металла) составляет 0,7-0,8 внутреннего диаметра пресс-формы; заполняют пресс-форму труднопрессуемым порошком 11 так, чтобы толщины слоев труднопрессуемого порошка над контейнером и под ним были равны, устанавливают верхний пуансон 12, например, из стали; выбирают ударник 13 так, чтобы удельная масса слоя труднопрессуемого порошка между контейнером 1 и верхним пуансоном 12 составляла 0,1 - 0,2 удельной массы ударника 13; устанавливают собранную конструкцию соосно со стволом 14 порохового метательного устройства на стальное основание 15, расположенное на грунте 16; размещают на стволе 14 порохового метательного устройства пороховой заряд с ударником 13 и выстреливают ударником в пресс-форму, при этом процесс ведут при скорости ударника 450 - 650 м/с и при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером 1 и пуансонами 10, 12, крышки контейнера 8, металлических дисков 3, 7, слоев прессуемого порошка 5 и дна наружной оболочки контейнера, равном 0,27 - 0,53, а также при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона 10 и стального основания 15, равном 0,1 - 0,18.

После ударного прессования удаляют из пресс-формы нижний пуансон 10 из высокопластичного металла, диспергируют, например, с помощью электровибратора труднопрессуемый порошок в пресс-форме вокруг контейнера и извлекают контейнер из пресс-формы; наружную оболочку контейнера разрезают, удаляют внутреннюю оболочку из металлической фольги, отделяют изделия от разделительных прокладок, после чего готовят изделия в виде дисков из керамического порошка могут быть использованы для промышленных целей, например, в качестве заготовок для получения из них по стандартной технологии пьезоизлучателей, ингаляторов, датчиков и т.п. При этом изделия, полученные по предлагаемому способу, имеют плотность, близкую к плотности спеченных прессовок, полученных по стандартной технологии; в изделиях отсутствуют расслоения и поперечные трещины; обеспечивается высокая производительность прессования, поскольку за один акт прессования получают несколько изделий с одинаковыми свойствами, обеспечивается высокая стабильность плотности спрессованных изделий; изделия не загрязняются продуктами сгорания пороховых газов и другими инородными включениями; для извлечения изделий из пресс-формы не требуется прессовое оборудование.

Пример 1. Для изготовления внутренней оболочки контейнера использовали фольгу из меди М1 толщиной 0,1 мм, шириной 45 мм, внутренний диаметр оболочки - 30 мм, количество слоев фольги в оболочке - 2. Верхний металлический диск контейнера выполняли из стали Ст.3 диаметром 30 мм, толщиной Tд.в. = 0,5 см, плотность стали Pд.=7,8 г/см³, удельная масса диска Mд.в.=Tд.в. · Pд. = 0,5 · 7,8 = 3,9 г/см². Нижний металлический диск контейнера выполняли из стали Ст.3 диаметром 30 мм, толщиной Tд.н. = 0,6 см, плотность Pд. = 7,9 г/см³, удельная масса Mд.н. = Tд.н. · Pд = 0,6 · 7,8 = 4,68 г/см². Металлические прокладки контейнера для разделения слоев прессуемого порошка выполняли из фольги из меди М1 толщиной 0,2 мм, диаметром 30 мм, количество прокладок в контейнере - 4. Для заполнения контейнера использовали синтезированный порошок пьезокерамики ЦТС 19. В контейнере размещали пять слоев порошка с плотностью Pпор. = 3,2 г/см³, толщина каждого слоя Tпор. = 0,4 см, суммарная толщина ЦТС 19 в контейнере была Tпор.с. = Tпор. 5 = 0,4 · 5 = 2 см, сумма удельных масс слоев ЦТС 19 в контейнере составляла Mпор. = Тпор.с. · Pпор. = 2 · 3,2 = 6,4 г/см². Наружную оболочку контейнера выполняли из высокопластичного металла - свинца. Наружный диаметр этой оболочки (соответствует диаметру контейнера) Dоб. = 40 мм, что составляет 0,8 внутреннего диаметра пресс-формы Dпр.в.; толщина дна наружной оболочки контейнера Tоб. = 0,5 см; плотность свинца Pоб. = 11,34 г/см³, удельная масса дна оболочки Моб. = Тоб. ·Pоб. = 0,5 · 11,34 = 5,67 г/см². Крышку контейнера изготавливали из высокопластичного металла - свинца диаметром 30,4 мм, толщиной Tкр. = 0,5 см, плотность Pкр. = 11,34 г/см³, удельная масса крышки контейнера Mкр. = Tкр. · Pкр. = 0,5 · 11,34 = 5,67 г/см². Пресс-форму изготавливали из стали Ст.3. Ее внутренний диаметр Dпр.в. = 50 мм, наружный диаметр Dп. н. = 75 мм, что составляет 1,5 ее внутреннего диаметра Dп.в.; длина пресс-формы 120 мм. Нижний пуансон изготавливали из высокопластичного металла - свинца диаметром 50 мм, толщиной Tп.н. = 1,0 см, плотность свинца Pп.н. = 11,34 г/см³, удельная масса нижнего пуансона Mп.н. = Tп.н. · Pп.н. = 1,0 · 11,34 = 11,34 г/см². Нижний пуансон устанавливали в пресс-форме, как показано на фиг. 1. Размещали контейнер симметрично продольной оси пресс-формы. Заполняли пресс-форму труднопрессуемым порошком, в качестве которого использовали песок с насыпной плотностью 1,6 г/см³. Заполнение пресс-формы проводили так, чтобы толщины слоев труднопрессуемого порошка над контейнером и под ним были равны; устанавливали верхний пуансон из стали Мт.3 в виде диска диаметром 50 мм, толщиной Tп.в. = 0,1 см, плотность Pп.в. = 7,8 г/см³, удельная масса верхнего пуансона Mп.в. = Tп.в. · Pп.в. = 0,1 · 7,8 = 0,78 г/см². Ударник изготавливали из алюминия марки АД1 диаметром 49,9 мм, толщиной Tу = 6 см, плотность алюминия Pу = 2,7 г/см³, удельная масса ударника Mу = Tу · Pу = 6 · 2,7 = 16,2 г/см². Толщина слоя труднопрессуемого порошка между верхним пуансоном и контейнером была Tт.п.в. = 1 см, удельная масса этого слоя Mт.п.в. · Pт.п. = 1,0 · 1,6 = 1,6 г/см², что составляет 0,1 удельной массы ударника; толщина слоя между нижним пуансоном Tт.п.н. = Tт.п. в. = 1 см, удельная масса этого слоя: Mт.п.н. = Tт.п.н. · Pт.п. = 1,0 · 1,6 = 1,6 г/см². Устанавливали собранную конструкцию соосно со стволом порохового метательного устройства (баллистической установки) на стальное основание, расположенное на песчаном грунте (см. фиг. 1). Стальное основание многократного использования. Его изготавливали из стали Ст.3 диаметром 150 мм, толщиной Tос. = 10 см, плотность стали Pос. = 7,8 г/см³.

При выбранных параметрах схемы ударного прессования отношение удельной массы ударника Mу. к сумме удельных масс верхнего пуансона, слоев труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансонами, крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки и контейнера (Mп.в. + Mт.п.в. + Mт.п.н. + Mкр. + Mд.в. + Mд.н. + Mпор. + Mоб.) равно 0,53, а отношение удельной массы ударника Mу к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания (Mп.н. + Mос.) равно 0,18. Диаметр ствола порохового металлического устройства соответствовал внутреннему диаметру пресс-формы и был равен 50 мм; в стволе размещали ударник, а в казенной части метательного устройства пороховой заряд массой 33 г, который при выстреле обеспечивал скорость ударника 450 м/с. В качестве энергоносителя использовали бездымный порох "Барс". Скорость ударника контролировали электроконтактным устройством с помощью измерителя временных интервалов ЧЗ-34А. После ударного прессования нижний пуансон из высокопластичного металла извлекали из пресс-формы, диспергировали труднопрессуемый порошок с помощью электровибратора и извлекали контейнер из пресс-формы; наружную оболочку контейнера из высокопластичного металла разрезали пилой и удалили, сняли внутреннюю оболочку из медной фольги, вручную отделили изделия от разделительных прокладок, после чего готовые изделия в виде дисков могут быть использованы, например, в качестве заготовок для получения из них пьезоизлучателей, ингаляторов, датчиков и т.п.

Плотность полученных изделий весьма высокая и составляет 95 - 97% плотности спеченных прессовок из того же материала, полученных по стандартной технологии; в изделиях отсутствуют расслоения и поперечные трещины; предлагаемый способ обеспечил высокую производительность процесса прессования, так как за один акт ударного нагружения получено сразу пять спрессованных изделий; обеспечивается высокая стабильность плотности спрессованных изделий, так как их неравноплотность не превышает 1-2%. Способ обеспечивает надежную защиту прессовок от загрязнения продуктами сгорания пороховых газов и другими инородными веществами, полученные изделия легко извлекаются из пресс-формы и контейнера и для этого не требуется прессовое оборудование.

Пример 2. То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Наружный диаметр пресс-формы Dп.н. = 80 мм, что составляет 1,6 внутреннего диаметра пресс-формы Dп. в.; наружная оболочка контейнера из высокопластичного металла имеет наружный диаметр (диаметр контейнера) Dоб. = 38 мм, что составляет 0,76 внутреннего диаметра пресс-формы Dп.в.; толщина Tоб. = 1,0 см; удельная масса Mоб. = Tоб. · Pоб. = 1,0 · 11,34 = 11,34 г/см²; крышка контейнера из высокопластичного металла имеет толщину Tкр. = 0,8 см; удельная масса крышки Mкр. = Tкр. · Pкр. = 0,8 · 11,34 = 9,07 г/см²; толщина слоя труднопрессуемого порошка: Tт.п.в. = 1,5 см, Tт.п.н. = 1,5 см; удельная масса Mт.п.в. = Mт.п.н. = 2,4 г/см², что составляет 0,15 удельной массы ударника Mу; толщина верхнего пуансона Tп.в. = 0,2 см; удельная масса Mп.в. = 0,2 · 7,8 = 1,56 г/см²; толщина стального основания Tос. = 15 см, Mос. = Тос. · Pос. = 15,0 · 7,8 = 117 г/см²; масса пороха "Барс" при заряжании порохового метательного устройства была 40 г, скорость ударника была 550 м/с; отношение удельных масс Mу/ (Mп.в. + Mт.п.в. + Mт.п.н. + Mк.р. Mд.в. + Mд.н. + Mпор. + Mоб.) = 0,39, а отношение удельных масс Mу/ (Mп.н. + Mос.) = 0,13.

Результаты прессования изделия те же, что в примере 1.

Пример 3. То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Наружный диаметр пресс-формы Dп.н. = 90 мм, что составляет 1,8 внутреннего диаметра пресс-формы Dп.в.; внутренний диаметр контейнера (равен внутреннему диаметру внутренней оболочки контейнера) равен 27 мм; диаметр верхнего и нижнего металлических дисков контейнера равен 27 мм, диаметр металлических прокладок контейнера равен 27 мм; диаметр наружной оболочки контейнера (диаметр контейнера) Dоб. = 35 мм, что составляет 0,7 внутреннего диаметра пресс-формы; толщина оболочки Tоб. = 2,2 см; удельная масса оболочки Mоб. = Tоб. · Pоб. = 2,2 · 11,34 = 24,95 г/см²; крышка контейнера имеет диаметр 27,4 мм, толщину крышки Tкр. = 1,0 см, удельная масса Mкр. = Tкр. = Pкр. = 1,0 · 11,34 = 11,34 г/см²; толщина труднопрессуемого порошка Тт.п.в. = 2,0 см, удельная масса Mт.п.в. = Тт.п.в. · Pт.п. = 2,0 · 1,6 = 3,2 г/см², что составляет 0,2 удельной массы ударника Mу; толщина Tт.п.н. = 2,0 см, удельная масса Mт. п.н. = Mт.п.в. = 3,2 г/см²; верхний пуансон имеет толщину Tп.в. = 0,3 см, удельную массу Mп.в. = 0,3 · 7,8 = 2,34 г/см²; стальное основание имеет толщину Tос. = 20 см; удельную массу Mос. 20 · 7,8 = 156 г/см²; масса пороха при заряжании установки была 50 г, скорость ударника - 650 м/с; отношение удельных масс Mу (Mп.в. + Mт.п.в. + Mт.п.н. + Mк.р. + Mд.в. + Mд.н. + Mпор. + Mоб.) = 0,27, а отношение удельных масс Mу/ (Mп.н. + Mос.) = 0,1. Результаты прессования изделий те же, что в примере 1.

При получении сверхпроводящих изделий по прототипу не обеспечивается получение высокоплотных изделий; не обеспечивается сохранность изделий от разрушения при извлечении их из пресс-формы, не обеспечивается сохранность изделий от загрязнения продуктами сгорания пороховых газов; для извлечения изделий из пресс-формы требуется мощное прессовое оборудование; малая производительность процесса прессования, поэтому этот способ непригоден для промышленного применения.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий: способ получения изделий из керамического порошка, предназначенных для использования в радиоэлектронной и электротехнической промышленности, например, при изготовлении пьезоэлементов, изоляторов и т.п., впервые обеспечил получение качественных изделий с весьма высокой плотностью, составляющей 95-97% плотности спеченных прессовок из такого же материала, полученных по стандартной промышленной технологии; в изделиях отсутствуют расслоения и поперечные трещины; данный способ обеспечил высокую производительность прессования: за один акт ударного нагружения можно получить сразу несколько изделий; способ обеспечивает надежную защиту изделий от загрязнения продуктами сгорания пороховых газов и другими инородными веществами; полученные изделия легко извлекаются из пресс-формы и контейнера и для этого не требуется прессовое оборудование; обеспечивается возможность промышленного применения предлагаемого способа для получения изделий из керамических порошков; для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных технологических приемов, условий и режимов его реализации; способ получения изделий из керамического порошка, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении обеспечивает получение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "Промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Способ получения изделий из керамического порошка, включающий прессование порошка путем ударного нагружения, осуществляемого за счет разгона цилиндрического ударника пороховым метательным устройством и удара его в пресс-форму в виде стального цилиндра со сквозным каналом, верхним и нижним пуансоном, отличающийся тем, что перед прессованием засыпают прессуемый порошок, разделяя его на слои металлическими прокладками, в составной контейнер, состоящий из внутренней оболочки из металлической фольги, верхнего и нижнего металлических дисков, наружной оболочки и крышки из высокопластичного металла, размещают контейнер в пресс-форме на равном расстоянии между верхним пуансоном и нижним пуансоном из высокопластичного металла симметрично продольной оси пресс-формы и заполняют пресс-форму труднопрессуемым порошком, при этом наружный диаметр контейнера составляет 0,7 - 0,8 внутреннего диаметра пресс-формы, наружный диаметр пресс-формы составляет 1,5 - 1,8 ее внутреннего диаметра, удельная масса слоя труднопрессуемого порошка между контейнером и верхним пуансоном составляет 0,1 - 0,2 удельной массы ударника, а ударное нагружение ведут при скорости ударника 450 - 650 м/с и при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс верхнего пуансона, слов труднопрессуемого порошка между контейнером и пуансонами, крышки контейнера, металлических дисков, слоев прессуемого порошка и дна наружной оболочки контейнера, равным 0,27 - 0,53, а также при отношении удельной массы ударника к сумме удельных масс нижнего пуансона и стального основания, равным 0,1 - 0,18.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижний пуансон, наружная оболочка и крышка контейнера выполнена из свинца.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутренняя оболочка контейнера и металлические прокладки, разделяющие порошок на слои, выполнены из медной фольги.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний и нижний металлические диски выполнены из стали.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве труднопрессуемого порошка для заполнения прессформы используют песок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2