СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО ИЗДЕЛИЯ С КАНАЛАМИ МАЛОГО ДИАМЕТРА ИЗ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1996 года по МПК B22F5/10 B22F3/04 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам формования цилиндрических изделий с продольными каналами малого диаметра.

В технике для различных целей могут быть использованы изделия цилиндрической формы с большим количеством продольных каналов малого диаметра из порошковых материалов, получаемые методами порошковой металлургии. Например, в электротехнике /I/ в воздушных электронагревателях с положительным коэффициентом температурного сопротивления, где нагрев воздуха осуществляется при его прохождении через каналы малого диаметра в изделие. В этом случае чем больше каналов, тем больше площадь нагрева и выше технические характеристики нагревателя.

Формование изделий с каналами осуществляется путем прессования в матрице пуансоном, состоящим из цилиндрической части, на торцевой поверхности которого установлены стержни. Стержни имеют цилиндрическую форму и формуют каналы в изделии, количество которых соответствует заданному числу каналов.

Одной из основных качественных характеристик таких изделий является плотность, так как она определяет весь последующий комплект физико-механических свойств изделия. В этой связи формование высокоплотных изделий с каналами малого диаметра является одной из основных задач получения качественной продукции.

Для формования высокоплотных изделий требуется высокое давление прессования. При высоком давлении прессования стержни, закрепленные на пуансоне, за счет сил трения, образующихся вследствие бокового давления, защемляются в изделии и при распрессовке возникают трудности их освобождения без разрушения. В этом случае прочность разрыва стержня становится недостаточной, т. е. силы трения, возникающие на боковой поверхности каждого стрежня, формующего канал, становятся больше усилия, определяющего его прочность на разрыв. Следовательно, прочность стержней ограничивает возможности процесса прессования изделий с каналами в матрице. Таким образом, получение высокоплотных изделий с каналами малого диаметра является задачей технически достаточно сложной, особенно, для изделий с большим соотношением длины к диаметру.

Известно, что для получения изделий с высокой плотностью и ее равномерным распределением по всему объему используется двухстадийное формование /2/. При двухстадийном формовании первоначально прессуется заготовка в матрице до первоначальной плотности, обеспечивающей ей минимум механических свойств для возможности ее транспортабельности на последующих технологических операциях и окончательное формование в гидростатической установке до конечной заданной плотности.

Предполагаемое изобретение направлено на решение задачи получения высокоплотных изделий с каналами малого диаметра из порошковых материалов.

Сущность изобретения состоит в том, что после прессования заготовки с каналами в матрице до некоторой предварительной плотности ее каналы заполняют жидким расплавом легкоплавкого несжимаемого вещества и охлаждают до полного его отверждения. Затем осуществляют радиальное гидростатическое обжатие заготовки с заполненными каналами отвердевшим веществом в гидростате. Далее заготовку нагревают до температуры плавления вещества, которое в жидком состоянии освобождает каналы.

Существенными признаками изобретения является:
1. Заполнение каналов предварительно спресованной заготовки жидким расплавом легкоплавкого несжимаемого вещества и охлаждение его в каналах вместе с заготовкой до полного отверждения.

2. Радиальное гидростатическое обжатие заготовки, каналы которой заполнены затвердевшими несжимаемыми веществами.

3. Нагрев заготовки после гидростатического обжатия и находящегося в каналах вещества до температуры его плавления и освобождение в жидком состоянии каналов.

Процесс реализации формования заготовки осуществляется по следующей схеме прессования, изображенной на фиг.1. Прессование, как показано на фиг.1, заготовки 1 из порошкового материала до предварительной плотности производится в жесткой матрице 2 с поддоном 3, пуансоном 4, имеющие необходимое количество стержней 5, диаметр которых соответствует заданным размерам каналов в изделии. Критерием выбора предварительной плотности заготовки является ее механическая прочность при ее транспортировке на последующих технологических операциях изготовления изделия. Предварительная плотность заготовки определяется экспериментальным путем для каждого конкретного порошкового материала, из которого изготавливается изделие.

После прессования заготовки по предварительно низкой плотности пуансон поднимается вверх и в матрицу подается жидкий расплав легкоплавкого несжимаемого вещества, который заполняет каналы порошковой заготовки, например, парафин. При этом объем подаваемого вещества соответствует объему каналов заготовки.

В частном случае, подача жидкого расплава вещества в каналы заготовки может осуществлятся в матрице под давлением сплошным по торцевой поверхности пуансоном. В этом случае сокращается время заполнения каналов, а также гарантируется полнота заполнения каналов расплавом вещества.

На фиг. 2 изображена схема гидростатического обжатия заготовки. После предварительного прессования заготовки, заполнения ее каналов жидким расплавом и его охлаждения она помещается, как показано на фиг.2 в эластичную оболочку 1 и подвергается радиальному гидростатическому обжатию. При радиальной схеме гидростатического обжатия пористая заготовка деформируется только в радиальном направлении и ее длина, а следовательно и каналов, остается постоянной. При радиальной деформации пористая заготовка сжимается и ее плотность увеличивается до конечной величины, а каналы 2, заполненные несжимаемым жидким веществом, перешедшим затем в твердое состояние, сохраняют свою форму и заданные диаметральные размеры.

После гидростатического уплотнения заготовки она нагревается до температуры плавления вещества, которым заполнены каналы, и она, перейдя в жидкое состояние, освобождает их.

Таким образом, предложенным способом можно изготовить высокоплотное изделие с большим количеством каналов малого диаметра из порошковых материалов. В качестве порошковых материалов могут быть использованы любые порошки, в том числе металлов и их сплавов, керамики и т.д. Диаметры каналов также могут быть предельно малого диаметра в зависимости от их соотношения длины к диаметру.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения. Справочник /И.М.Федорченко, И.Н.Францевич, И.Д.Радомысельский и др. отв.ред. И.М. Францевич. Киев: Наук. думка, 1985, с. 624.

2. Радомысельский И. Д. Печенковский Е.Л. Сердюк Г.Г. Пресс-формы для порошковой металлургии. Киев: Техника, 1970, с. 240.

Способ формования высокоплотного изделия с каналами малого диаметра из порошкового материала заключается в предварительном прессовании заготовки с каналами, заполняют их жидким расплавом легкоплавкого несжимаемого вещества и охлаждают заготовку до полного его отверждения, проводят изостатическое прессование радиальным гидростатическим обжатием, а удаление наполнителя из каналов осуществляют нагревом до температуры плавления наполнителя. 2 ил.

Способ получения высокоплотного изделия с каналами малого диаметра из порошкового материала, включающий предварительное прессование заготовки с каналами, последующее изостатическое прессование заготовки с каналами, заполненными наполнителем, удаление наполнителя из каналов, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют жидкий расплав легкоплавкого несжимаемого вещества, перед изостатическим прессованием наполнитель охлаждают до полного отверждения, изостатическое прессование проводят радиальным гидростатическим обжатием, а удаление наполнителя из каналов осуществляют нагревом до температуры его плавления.