СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТАЛЬНОЙ ПРЕСС-ФОРМЕ Российский патент 2015 года по МПК B22F3/02 B22F3/03 B30B15/02 

Описание патента на изобретение RU2538790C2

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам прессования порошковых материалов в стальной пресс-форме.

При прессовании порошковых материалов в стальной пресс-форме давление прессования, приложенное к материалу, засыпанному в матрицу, частично расходуется на преодоление внешнего и внутреннего трения [Г.А.Либенсон, В.Ю.Лопатин, Г.В.Комарницкий. Процессы порошковой металлургии. Формование и спекание. ТИМ.: «МИСиС» - 2002 - 320 с.].

Известен способ определения коэффициента трения материалов [Авторское свидетельство СССР №1817007 А1 «Способ определения коэффициента трения дисперсных материалов», от 12.05.91 г. МКИ G01N 19/02. Опубликовано 23.05.93 г. Бюллетень №19].

Недостатками известного способа являются сложность способа и отсутствие зависимости коэффициента трения от давления прессования.

Наиболее близким техническим решением является способ прессования в стальной пресс-форме, включающий размещение большого диска на четырех шариках, установку матрицы, размещение малого диска на трех шариках, засыпку порошка в матрицу, введение в полость матрицы верхнего пуансона и последующее приложение давления на верхний пуансон (фиг. 1 и 2).

Распределение давления на уплотнение порошка и потери на внешнее трение оценивают по размерам (сумме площадей сегментов) отпечатков на малом и на большом дисках (фиг. 3).

Недостатками наиболее близкого технического решения являются малая точность измерения, т.к. не учитывается потеря давления на изгиб. На фиг. 4 видно, что диск имеет три симметричных (угол 120 м) изгиба между двумя опорами (шариками). Потери давления прессования порошкового материала на изгиб малого диска трудно измерить и учесть.

Наиболее близкое устройство включает нижний пуансон с лунками, шарики, диски из пластичного материала одинакового состава и толщины, матрицу и верхний пуансон (фиг. 2).

Недостатком пресс-формы для реализации способа прототипа является невозможность передать давление, возникающее при прессовании порошка полностью, на формирование отпечатков на малом диске, без потерь на упругую деформацию и изгиб.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа для прессования порошковых материалов в стальной пресс-форме и устройства, для его осуществления, исключающие потери давления на упругую деформацию и изгиб малого диска.

Техническим результатом является повышение точности измерения давления, возникающего в порошковом теле и потере давления на преодоление внешнего трения.

Предлагаемое изобретение стало возможно после того, как авторы экспериментально установили, что давление порошка передается на малый диск через четыре участка: центральный, ограниченный центрами трех шариков и трех сегментов диска. При передаче давления порошком на диск-центральный участок упруго деформируется и не приводит к формированию отпечатков на малом диске. Три сегмента передают давление порошка на изгиб малого диска и не приводят к формированию отпечатков на малом диске. Упругую деформацию и изгиб можно исключить, если между диском и порошком расположить недеформируемую вставку.

Для достижения технического результата, в способе прессования в стальной пресс-форме, включающем размещение большого диска на четырех шариках, установку матрицы, размещение малого диска на трех шариках, засыпку порошка в матрицу, введение в полость матрицы верхнего пуансона и последующее приложение давления на верхний пуансон, перед засыпкой порошка в матрицу, для повышения точности измерения, устанавливают второй нижний пуансон, боковую цилиндрическую поверхность которого предварительно смазывают пластичной смазкой (фиг. 5).

Пресс-форма для прессования порошковых материалов, содержащая нижний пуансон с лунками, шарики, диски из пластичного материала одинакового состава и толщины, матрицу и верхний пуансон, дополнительно снабжена вторым нижним пуансоном, цилиндрическая поверхность которого смазана пластичной смазкой. В качестве смазки - вазелин или автомобильные смазки.

Пример 1. Способ - прототип.

Способ прессования включает размещение большого диска на четырех шариках, установку матрицы, размещение малого диска на трех шариках, засыпку порошка в матрицу, введение в полость матрицы верхнего пуансона и последующее приложение давления на верхний пуансон (фиг. 1 и 2).

Площадь отпечатков (площадь сегмента сферы) определяли по формуле:

s = 2 π r H = 2 π r 2 ( 1 cos ( α )                                                                     (1)

где Н - высота сегмента, а α - зенитный угол

В таблице 1 приведены результаты трех измерений и расчет потери давления на трение порошка о стенки пресс-формы по формуле (1).

Таблица 1 Расчет потери давления на внешнее трение порошка Т5К10 в пресс-форме D отпеч. мм D шарика, мм D отпеч 12 D/2 /R шар. угол градус 90-угол cos α площадь сумма 3-х отпечатков 1,79 3,98 0,895 0,449749 63,3 26,7 0,893 2,661029 1,88 0,94 0,472362 61,8 28,2 0,881 2,959462 8,25665 1,78 0,89 0,447236 63,4 26,6 0,894 2,636159

В таблице 2 приведены результаты измерения толщины малого диска и искривление (изгиб) с трех сторон малого диска, фиг. 6.

В таблице приведены результаты эксперимента для сухого и мокрого прессования, для разной массы навески порошка.

Таблица 2 Расчет величины изгиба диска, находящегося под нижнем прессующем пуансоном h-диска изгиб среднее 6,3 г; d=16 mm; Рманометра=4 кгс/см2 2,39 2,483 2,475 2,487 2,478667 1,037099 сухое 2,007 2,18 2,147 2,113 2,143667 1,068095 6 капель уайт-спирита 1,745 2,12 2,283 2,078 2,157333 1,236294 40 капель уайт-спирита 1,835 2,043 2,093 2,063 2,063333 1,124432 40 капель воды 12,6 г; d=16 mm; Рманометра=4 кгс/см2 1,725 1,916 1,954 1,914 1,925 1,115942 сухое 1,815 1,96 2,025 1,985 1,987 1,094766 6 капель уайт-спирита 1,615 2,069 2,045 1,99 2,031667 1,257998 40 капель уайт-спирита 1,825 1,905 1,96 1,933 1,929667 1,057352 80 капель воды

столбец "6" - это деление столбца "5" на толщину диска столбца "1"

Сравнивая толщину диска, столбец 1, изгиб, столбцы 2, 3, 4, можно убедиться в том, что изгиб вносит существенную ошибку. Измерить упругую деформацию в центре малого диска не представляется возможным.

Пример 2. Предлагаемый способ.

На фиг. 5 представлено предлагаемое устройство, которое дополнительно снабжено вторым, недеформируемым нижним пуансоном, смазанным пластичной смазкой. В результате прессования при давлении 4 кгс/см2, получили отпечатки, рисунок 7, без искривления диска. Давление порошка передано полностью, без потерь на упругую деформацию и изгиб.

Таблица 3 Расчет площади отпечатков при прессовании нижней шайбы стальным пуансоном, 4 кгс/см2 D отпеч. мм D шарика, мм D отпеч /2 D/2/R шар. угол градус 90-угол cos Y площадь сумма 3-х отпечатков 1,79 3,98 0,895 0,449749 63,3 26,7 0,893 2,661029 1,875 0,9375 0,471 106 61,9 28,1 0,882 2,934593 9,15195 2,046 1,023 0,51407 59 31 0,857 3,556328

Сравнение суммы трех отпечатков, таблица 1, и суммы трех отпечатков, таблица 3, показывает увеличение площади отпечатков на малом диске на 0,8953 мм2 (9,8%), за счет исключения потерь на упругую деформацию и изгиб диска.

Похожие патенты RU2538790C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЛИОФОБНОЙ ЖИДКОСТЬЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Шуменко Владимир Николаевич
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Клименко Алексей Владимирович
  • Соловьев Александр Александрович
  • Федоренко Максим Алексеевич
RU2476293C2
СПОСОБ МОКРОГО ПРЕССОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2323803C1
СПОСОБ МОКРОГО ПРЕССОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Клименко Алексей Владимирович
  • Левашов Евгений Александрович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2442674C1
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2275274C1
СПОСОБ МОКРОГО ПРЕССОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Звонецкий Владимир Иванович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Мороков Валерий Иванович
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Шуменко Владимир Николаевич
RU2321474C1
СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ 2013
  • Архангельский Вадим Юрьевич
  • Варёных Николай Михайлович
  • Романов Валентин Иванович
  • Подсобляев Вячеслав Александрович
RU2519604C1
Роторный пресс для прессования порошковых материалов 1979
  • Рождественский Владимир Николаевич
  • Соловьев Альберт Викторович
  • Гофман Альберт Хаймович
  • Кузнецов Николай Анатольевич
  • Семенов Виктор Васильевич
  • Метте Виталий Леонидович
  • Астахов Анатолий Дмитриевич
SU935313A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ 2011
  • Ханов Алмаз Муллаянович
  • Караваев Дмитрий Михайлович
  • Нестеров Александр Александрович
  • Макарова Луиза Евгеньевна
  • Смирнов Дмитрий Вениаминович
  • Исаев Олег Юрьевич
  • Москалев Владимир Алексеевич
  • Дегтярев Александр Иванович
  • Петров Дмитрий Алексеевич
RU2469859C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО ПОРИСТОГО ВОЛЬФРАМОВОГО КАРКАСА 2014
  • Левашов Евгений Александрович
  • Шуменко Владимир Николаевич
  • Судина Светлана Сергеевна
  • Логинова Татьяна Владимировна
  • Шуменко Владимир Владимирович
  • Федоренко Максим Алексеевич
RU2569287C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПОРНОЙ ЧАСТИ 2007
  • Шаферман Илья Михайлович
  • Гитман Эдуард Маркович
  • Буканов Виктор Васильевич
  • Острер Семен Григорьевич
  • Балтин Дмитрий Рафгатович
  • Котляров Денис Юрьевич
  • Буканова Екатерина Викторовна
RU2363804C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 538 790 C2

Реферат патента 2015 года СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТАЛЬНОЙ ПРЕСС-ФОРМЕ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию порошковых материалов в пресс-форме. Пресс-форма для прессования порошкового материала содержит нижний пуансон с лунками, шарики, большой и малый диски из пластичного материала одинакового состава, матрицу, верхний пуансон и дополнительный нижний пуансон, предварительно смазанный пластичной смазкой. Большой диск размещают на четырех шариках, устанавливают матрицу и размещают малый диск на трех шариках. На поверхности малого диска устанавливают дополнительный нижний пуансон, засыпают порошок в матрицу, вводят в полость матрицы верхней пуансон и прикладывают давление. Обеспечивается повышение точности измерения потерь давление на преодоление внешнего трения, а также обеспечивается возможность прессования наноразмерных порошков. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл., 2 пр.

Формула изобретения RU 2 538 790 C2

1. Пресс-форма для прессования порошковых материалов, содержащая нижний пуансон с лунками, шарики, большой и малый диски из пластичного материала одинакового состава и толщины, причем большой диск установлен на четырех шариках, а малый диск - на трех шариках, матрицу и верхний пуансон, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным нижним недеформируемым пуансоном, цилиндрическая поверхность которого смазана пластичной смазкой, установленным на поверхности малого диска.

2. Способ прессования порошковых материалов в пресс-форме по п.1, включающий размещение большого диска на четырех шариках, установку матрицы, размещение малого диска на трех шариках, установку на поверхности малого диска дополнительного нижнего недеформируемого пуансона, боковая поверхность которого предварительно смазана пластичной смазкой, засыпку порошка в матрицу, введение в полость матрицы верхнего пуансона и последующее приложение давления на верхний пуансон.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2538790C2

САМОСМАЗЫВАЮЩАЯСЯ ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВ 1986
  • Гузанов В.Н.
  • Потапов Г.Ф.
SU1349097A1
Проволочный тензометрический датчик 1956
  • Сперанский Б.А.
SU121588A1
Пресс-форма для прессования супертонких изделий из порошка 1984
  • Аронин Изяслав Яковлевич
  • Калия Михаил Абрамович
SU1146132A1
CN 201922039 U, 10.08.2011
US 6758662 B2, 06.07.2004

RU 2 538 790 C2

Авторы

Левашов Евгений Александрович

Шуменко Владимир Николаевич

Шуменко Владимир Владимирович

Федоренко Максим Алексеевич

Рупасов Сергей Иванович

Лопатин Владимир Юрьевич

Карпеева Анастасия Евгеньевна

Жекибаев Максат Мадениетович

Логинова Татьяна Владимировна

Судина Светлана Сергеевна

Горжанов Иван Алексеевич

Коняшин Игорь Юрьевич

Даты

2015-01-10Публикация

2013-04-16Подача