СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ Российский патент 2009 года по МПК B22F5/10 B22F3/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при прессовании сложных изделий, имеющих сферические и/или цилиндрические поверхности.

Известны способы получения изделий сложной конфигурации, примером такого изобретения может служить прессование деталей с полусферическим контактом /Пресс-формы для порошковой металлургии. Расчет и конструирование. Радомысельский И.Д., Печентковский Е.Л., Сердюк Г.Г. - К.: Техника, 1970, с.63-64/. Прессование контакта осуществляли за счет подвижного нижнего пуансона, который перемещался относительно нижнего неподвижного формообразующего пуансона. Давление на порошок создавали верхним формообразующим пуансоном, выполняющим одновременно и роль матрицы в конечной стадии прессования, и нижним неподвижным пуансоном. В процессе прессования одновременно с уплотнением происходило заполнение порошком полусферической полости в верхнем пуансоне.

Недостатком данного способа прессования является наличие пружины под подвижным пуансоном, которая может заклинивать из-за попадания порошка между нижним подвижным и неподвижным пуансонами. При этом сложно осуществлять объемную дозировку порошка в камеру засыпки, так как подвижный пуансон может подниматься на разную высоту. Кроме того, данный способ не обеспечивает равноплотность верхней и нижней частей прессовки из-за отсутствия «тонкого» пуансона, формирующего нижнюю часть прессовки («ножку»).

В качестве наиболее близкого аналога может служить схема прессования, предложенная в авторском свидетельстве СССР №1694343, МПК В22F 3/02, 30.11.91 (Анциферов В.Н., Масленников Н.Н., Корниенко А.И., Зырянов А.В., Шацов А.А. Пресс-форма для изготовления изделий сложной формы). Пресс-форма содержит матрицу, нижний пуансон и верхний составной пуансон, выполненный в виде подвижного элемента с формующей конической полостью и сквозным отверстием с размещенным в этом отверстии выталкивателем. Верхний пуансон выполнен с буфером, который сжимается при прессовании с образованием заполняемой шихтой полости. Выталкиватель служит для выпрессовки изделия. Недостатком данной схемы является нестабильность работы буфера, который не обеспечивает точную дозировку порошка и не всегда срабатывает при выпрессовке. Это обусловливает необходимость при прессовании тонкостенных и ответственных деталей применять иные методы заполнения пресс-формы шихтой и выпрессовки.

Цель изобретения - получение равноплотных прессовок сложной конфигурации, легко извлекаемых из пресс-формы.

Для решения этой задачи прессование и распрессовку изделия осуществляли с двумя переворотами пресс-формы.

1. С помощью установочного приспособления 1 (фиг.1) «выставляли» тонкий нижний пуансон 2 и центральный стержень 3, засыпали шихту в пресс-форму через отверстие в верхнем пуансоне 4. Закрывали отверстие пуансоном-выталкивателем 5, переворачивали пресс-форму вместе с установочным приспособлением 1, при этом не изменялось исходное положение центрального стержня 3 по отношению к верхнему пуансону 4, шихта перетекала вниз и заполняла камеру засыпки, образованную центральным стержнем 3, верхним пуансоном 4 с пуансоном-выталкивателем 5 и стенками матрицы. Убирали установочное приспособление 1.

2. Прикладывали давление и формовали шихту (фиг.2) тонким нижним пуансоном 2 и центральным стержнем 3, выполняющим роль второго дополнительного пуансона, движение шло до упорного кольца 6. Пресс-форму вновь переворачивали (фиг.3), выпрессовку изделия 7 осуществляли пуансоном-выталкивателем 5.

Применение другого способа засыпки в данной схеме прессования невозможно, т.к. малы отличия диаметров центрального стержня и тонкого нижнего пуансона. Если разница в диаметрах центрального стержня и тонкого нижнего пуансона составляет порядка 2-3 мм, то при относительно большом перемещении тонкого пуансона (порядка 30-50 мм) получение равноплотного изделия исключено, т.к. велика сила трения шихты о стенки и возникает перепресовка шихты под тонким пуансоном. В этом случае переворот пресс-формы позволяет заполнить камеру засыпки заранее заданной формы, что существенно улучшает условия прессования, минимизирует ход тонкого пуансона.

Предложенный способ в отличие от прототипа позволяет получать равноплотные тонкостенные детали сложной конфигурации, а следовательно, соответствует критерию «существенные отличия».

Прессование осуществляют по иной, чем предложено в способе-прототипе, схеме с двойным переворачиванием пресс-формы и прессованием сверху центральным стержнем и «тонким» пуансоном, т.о. изобретение соответствует критерию «новизна».

Ниже предлагаем пример реализации изобретения по прессованию детали «Облицовка»:

- устанавливали пресс-форму;

- засыпали шихту через отверстие для пуансона-выталкивателя;

- устанавливали пуансон-выталкиватель и переворачивали пресс-форму, при этом шихта перемещалась вниз с заполнением камеры засыпки;

- сверху устанавливали упорное кольцо и проводили прессование;

- переворачивали пресс-форму и осуществляли распрессовку изделия.

Изменяя давление формования были получены результаты, представленные в таблице.

Таблица. Влияние давление формования на плотность и разноплотность прессовок Хим. состав шихты, мас.% Давление формования, тс/см² Плотность, г/см³ Разноплотность, г/см³ Сu - 54,4 4 7,0 0,3 W - 35 6 9,6 0,20 Sn - 10 8 10,0 0,15 С - 0,6 Прототип, 8 тс/см² 8,8 0,70

Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет получать при одинаковом давлении прессовки большей плотности и меньшей разноплотности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению тонкостенных изделий сложной конфигурации. Может использоваться для получения изделий, имеющих сферические и/или цилиндрические поверхности. Шихту засыпают в полость пресс-формы, образованную стенками матрицы, нижним тонким пуансоном и центральным стрежнем, через отверстие в верхнем пуансоне. Закрывают отверстие пуансоном-выталкивателем и переворачивают пресс-форму. Прессование осуществляется при помощи нижнего пуансона и центрального стержня. После прессования пресс-форму переворачивают и пуансоном-выталкивателем осуществляют выпрессовку изделия. Способ позволяет повысить равноплотность прессовок сложной конфигурации и облегчить процесс выпрессовки. 3 ил., 1 табл.

Способ прессования тонкостенных изделий сложной конфигурации, включающий засыпку шихты в пресс-форму, перемещение шихты в полость верхнего пуансона, имеющего отверстие, в котором устанавливают пуансон-выталкиватель, прессование и выпрессовку изделия из полости верхнего пуансона пуансоном-выталкивателем, отличающийся тем, что шихту засыпают в полость, образованную нижним тонким пуансоном, стенками матрицы и размещенным в ней центральным стержнем, через отверстие для пуансона-выталкивателя, после установки пуансона-выталкивателя переворачивают пресс-форму и осуществляют прессование путем перемещения нижнего тонкого пуансона и центрального стержня, а перед выпрессовкой повторно переворачивают пресс-форму.