СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2005 года по МПК B22F3/20 C22B9/20 

Описание патента на изобретение RU2264887C1

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу полунепрерывного прессования расходуемых электродов из шихтовых материалов титановых сплавов, используемых в электрометаллургии.

Известен способ полунепрерывного прессования через конусную матрицу в компаундированный электрод для вакуумной дуговой плавки титановых сплавов (Плавка и литье титановых сплавов под ред. В.И. Добаткина, М.: Металлургия, 1978, с.265-271, рис.107, 108).

Известный способ прессования позволяет получить достаточно длинный и однородный в поперечном сечении электрод с хорошей поверхностью и допустимой кривизной из сыпучих материалов, отличающихся друг от друга по форме, плотности, массе, размерам, коэффициенту трения между собой и стенками матрицы. Рабочая матрица подогревается до 100-200°С с целью получения оптимального коэффициента трения между электродом и стенками матрицы. Основным компонентом шихты (60-95%) является губчатый титан, который, схватываясь в процессе прессования со стенками матрицы, образует устойчивую «рубашку» между электродом и стенками матрицы. При наращивании «рубашки» в процессе прессования электроды начинают искривляться, поверхность электродов, соприкасаясь не с матрицей, а с налипшим металлом, теряет свою сплошность (трескается) и цилиндричность (на ней образуются широкие продольные борозды). При этом электрод проталкивается через матрицу рывками. Это приводит к снижению плотности и прочности электрода, увеличивается вероятность его ломки при правке и транспортировке. Подобный процесс особенно характерен для сплавов с малым количеством лигатуры и отходов.

Недостатком известного способа является сложность удаления налипшего на стенки матрицы металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ полунепрерывного прессования изделий из шихтовых материалов титановых сплавов (патент РФ №2120351, МПК B 22 F 3/20). В известном изобретении перед засыпкой первой порции шихты очередного изделия через матрицу проталкивают калибр в виде диска толщиной 20-100 мм и диаметром на 5-25 мм больше калибрующего отверстия матрицы и изготовленного из сплава, соответствующего сплаву прессуемого изделия, или из чистого титана. При этом снижается трудоемкость операции удаления налипшего металла ("рубашки") со стенок матрицы, повышается качество прессуемых изделий.

Недостатком данного изобретения является невозможность удаления налипшего металла в процессе рабочей части прессования, из-за чего по мере формирования электрода происходит нарастание "бороды", влияющее на качество завершающей части прессованного изделия. При неблагоприятном развитии процесса возможно критическое налипание объема металла, приводящее к получению бракованной продукции.

Задачей изобретения является недопущение образования на поверхности матрицы объема налипшего металла, вызывающего ухудшение качества прессуемого электрода.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является повышение качества прессуемого электрода за счет своевременного удаления со стенок матрицы налипшего металла ("рубашки"), повышение прочности и эксплуатационных свойств прессуемого изделия.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе полунепрерывного прессования изделий из шихтовых материалов титановых сплавов, включающем засыпку шихты порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание изделия через матрицу шайбой с пресс-штемпелем за один проход, а также проталкивание через матрицу калибра, выполненного из сплава, соответствующего сплаву прессуемого изделия или из чистого титана, калибр выполнен из листового материала прямоугольного сечения, высота которого составляет 15-30 мм, толщина 10-40 мм, в виде полого замкнутого контура, наружный геометрический профиль которого идентичен профилю выходного сечения матрицы и превышает его габаритные размеры в 1,02-1,1 раза, калибры последовательно, после прессования очередных 3-10 порций шихты, размещаются с прессуемым материалом в матрице таким образом, что их боковая наружная поверхность устанавливается параллельно оси прессования и запрессовываются в тело электрода.

Возможно также при прессовании электрода использовать калибр, выполненный в виде 1,1-2,1 витков спирали.

Возможно также при прессовании электрода использовать калибр, выполненный в виде незамкнутого контура.

Рабочие кромки калибров, используемых как в прототипе, так и в предлагаемом изобретении, однотипны и образованы одинаковыми поверхностями - нижней торцевой и наружной боковой. Механизм их работы одинаков - по мере продвижения по фильере матрицы режущая кромка калибра счищает налипший на стенки матрицы металл. Однако использование калибра из листового материала позволяет изготовлять их с геометрическими наружными размерами большими, чем дисковые (например: при прессовании электрода диаметром 600 мм листовой калибр превышает диаметр калибрующего отверстия матрицы до 60 мм, а дисковый максимально на 25 мм), это позволяет очищать от "рубашки" значительно большую конусную часть матрицы. При этом за счет податливости шихты, которая заполняет внутреннюю полость калибра, усилия при проталкивании калибра значительно ниже, а наружный контур с режущими кромками копирует внутреннюю поверхность матрицы. Усилия необходимые для деформации калибра в осевом направлении можно регулировать: для увеличения, выполняя калибр в виде концентрической спирали, а для уменьшения - в виде незамкнутого профиля. Возможность использования калибров непосредственно в процессе прессования электрода позволяет активно вмешиваться в технологический процесс, регулируя величину налипания шихтовых материалов на стенки матрицы "бороды". Результатом этого является снижение усилий прессования, повышение стойкости матрицы и пресс-штемпеля. Дополнительным, очень существенным положительным эффектом использования листовых калибров является упрочнения электродов. Запрессованный в электрод листовой калибр выполняет функцию обруча, повышая плотность запрессовки электрода и его прочность. Сечение металлической полосы, из которой изготовляются калибры (высота равна 15-30 мм, толщина 10-40 мм), подобрано опытным путем из условий сохранения достаточной жесткости калибра при минимальных затратах, состоящих из затрат на материал и трудоемкости изготовление калибров.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 изображена схема прессования электрода, где 1 - калибр, 2 - матрица, 3 - электрод (готовое изделие), 4 - налипы металла (рубашка), 5 - пресс-шайба, 6 - пресс-штемпель, S - толщина листа калибра, В - высота листа калибра. На фиг.2 приведены типы калибров, где 7 - круговой, 8 - выполненный в виде спирали, 9 - прямоугольный, 10 - с незамкнутым контуром.

Реализацию предложенного способа осуществляли в промышленных условиях прессового цеха плавильно-литейного завода при прессовании расходуемых электродов сплава Вт1-0 диаметром 515 мм, весом 3800 кгс, длиной 4800 мм из шихты с добавлением 15% возвратных отходов в виде обрези и стружки. Для удаления образующейся на стенках матрицы "рубашки" использовали калибры в виде полого круга наружным диаметром 560 мм, высотой 20 мм и толщиной 15 мм, изготовленные из титанового сплава ВТ1-0. Количество используемых калибров - 5 шт., калибры устанавливались в среднем после 7 запрессовок шихты.

Использование предлагаемого способа полунепрерывного прессования изделий обеспечивает получение электродов с допустимой кривизной и минимальными трещинами за счет своевременного и качественного удаления "рубашки" со стенок матрицы. Своевременное удаление "рубашки" позволяет устранить неравномерность прессования, что в дальнейшем улучшает параметры плавления электрода, повышает однородность структуры литого металла. Использование калибра повышает срок службы матрицы и пресс-шайбы за счет стабилизации режима прессования.

Похожие патенты RU2264887C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1997
  • Баранов В.А.
RU2120351C1
РАЗЖИМНАЯ ПРЕСС-ШАЙБА 2007
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Зобнин Виктор Иванович
  • Альтман Петр Семенович
  • Спивак Михаил Хаимович
  • Чечулин Сергей Михайлович
RU2359769C2
СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ИЗ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1995
  • Баранов В.А.
RU2090310C1
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2010
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Чащин Михаил Викторович
RU2440428C2
СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО БРИКЕТИРОВАНИЯ ТИТАНОВОЙ ШИХТЫ 2006
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Зобнин Виктор Иванович
  • Спивак Михаил Хаимович
  • Решетников Николай Васильевич
RU2331497C2
СПОСОБ БРИКЕТИРОВАНИЯ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2005
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Зобнин Виктор Иванович
  • Спивак Михаил Хаимович
  • Решетников Николай Васильевич
RU2307179C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СЛИТКОВ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1991
  • Баранов В.А.
  • Бычков А.П.
RU2015845C1
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ КОМПАКТИРОВАНИЯ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2005
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Зобнин Виктор Иванович
  • Левин Игорь Васильевич
RU2284236C1
СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА И МАТРИЦА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Левин Игорь Васильевич
  • Зобнин Виктор Иванович
RU2291030C1
РАСХОДУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОД ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2008
  • Альтман Петр Семенович
  • Смирнов Владимир Григорьевич
  • Чечулин Сергей Михайлович
RU2359432C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 264 887 C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий, а именно расходуемых электродов из металлических порошков, используемых в электрометаллургии. Способ включает засыпку шихты порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание изделия через матрицу шайбой с пресс-штемпелем за один проход, а также проталкивание через матрицу калибра, выполненного из сплава, соответствующего сплаву прессуемого изделия, или из чистого титана. Калибр выполняют из листового материала прямоугольного сечения, высота которого составляет 15-30 мм, толщина 10-40 мм, в виде полого замкнутого контура, наружный геометрический профиль которого идентичен наружному профилю выходного сечения матрицы и превышает его габаритные размеры в 1,02-1,1 раза. Калибры последовательно, после прессования очередных 3-10 порций шихты, размещают с прессуемым материалом в матрице таким образом, что их боковую наружную поверхность устанавливают параллельно оси прессования и запрессовывают в тело электрода. Изобретение позволяет не допускать образования на поверхности матрицы объема налипшего металла, вызывающего ухудшение качества прессуемого электрода. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 264 887 C1

1. Способ полунепрерывного прессования изделий из шихтовых материалов титановых сплавов, включающий засыпку шихты порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание изделия через матрицу шайбой с пресс-штемпелем за один проход, а также проталкивание через матрицу калибра, выполненного из сплава, соответствующего сплаву прессуемого изделия или из чистого титана, отличающийся тем, что калибр выполняют из листового материала прямоугольного сечения, высота которого составляет 15-30 мм, толщина 10-40 мм, в виде полого замкнутого контура, наружный геометрический профиль которого идентичен наружному профилю выходного сечения матрицы и превышает его габаритные размеры в 1,02-1,1 раза, калибры последовательно после прессования очередных 3-10 порций шихты размещают с прессуемым материалом в матрице таким образом, что их боковую наружную поверхность устанавливают параллельно оси прессования и запрессовывают в тело электрода.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что калибр выполняют в виде 1,1-2,1 витков спирали.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что калибр выполняют в виде незамкнутого контура.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2264887C1

СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1997
  • Баранов В.А.
RU2120351C1
SU 1814797 A3, 27.01.1996
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА 2002
  • Курапов В.Н.
  • Тетюхин В.В.
  • Трубин А.Н.
  • Курапова Л.А.
  • Кирш В.Ф.
RU2234543C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МОНТАЖА ВНУТРИРЕАКТОРНЫХ ТЕРМОДАТЧИКОВ 2014
  • Георгиевский Валерий Николаевич
  • Зайцев Павел Александрович
  • Приймак Степан Владимирович
  • Усачев Владимир Борисович
  • Фоменко Владимир Валентинович
RU2565249C1
Торфодобывающая машина с вращающимся измельчающим орудием 1922
  • Рогов И.А.
SU87A1
Плавка и литье титановых сплавов
Под ред
В.И.Добаткина, М., Металлургия, 1978, с.265-271, рис.107, 108.

RU 2 264 887 C1

Авторы

Смирнов В.Г.

Тетюхин В.В.

Левин И.В.

Баранов В.А.

Даты

2005-11-27Публикация

2004-09-29Подача