Способ получения композиционных заготовок и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК B22F7/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении слоистых композшдионных заготовок со слоями сложных конфигураций, например, чередующихся по спирали с широким диапазоном толдан слоев.

Структура получаемых заготовок состоит из матричной части и спиральной прослойки, причей исходными компонентами могут быть различные материалы: порошки разнородных металлов, вязкие жидкости а также пластичные материалы.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей.

На чертеже изображено устройство для получения композиционных заготовок, общий вид.

Устройство содержит эластичный контейнер 1, установленный в держатель 2-, выполненный в виде полого цилиндра, внутренняя полость которого в сечении отличается от круга, например представляет собой эллипс. Держатель 2 установлен на платформе 3 с возможностью вращения на подшипнике 4. Платформа 3 соединена с приводом 5 и двигателем 6 с помощью фрикционной передачи: обрезиненного ролика 7, насаженного на ось привода 5, взаимодействующего с обрезиненным кольцом 8, приклеенным к краю платформы 3. К оболочке 31ластичного контейнера 1 крепятся гибкие тяги 9, противоположные концы которых закреплены на неподвижных вертикальных опорах Ю.

Устройство работает следующим образом.

Эластичный контейнер 1 устанавливают во внутреннюю полость держателя 2 , вьтолненную эллиптической формы, закрепляют на контейнере 1 гибкие тяги 9, при этом контейнер принимает форму эллиптического цилиндра. В эластичный контейнер помещают перегородку в виде пластин По обе стороны от перегородки засыпают порошковый материал. После загрузки перегородку удаляют, включают двигатель 6. Вращение двигателя через привод 5 и обрезиненный ролик 7, через кольцо 8 передается платформе 3, которая начинает вращаться на подшипнике 4. Держатель 2 вращаеся вокруг неподвижного контейнера 1. Гибкие тяги 10 препятствуют вращению контейнера 1, что приводит

994522

к его деформированию. Деформация последнего передается порошковому материалу и происходит периодическое растягивание - сжатие с одновременным изменением направления действия напряжений. В результате этого происходит направленное внедрение одного материала в другой.

В зависимости от количества оборотов может быть получен различный профиль распределения слоев. Материал в оболочке находится в условиях сложного нагружения: ось наибольшего сжатия непрерывно поворачивается

15 относительно деформируемого материала. За один оборот материальные точки описывают почти замкнутую траекторию, но в первоначальное положение не возвращаются. В результате вращения держателя материал, загруженный в контейнер, вертикальными слоями деформируется так, что частицы материала, контактирующие с внутренней оболочкой контейнера, смещаются

25 вдоль направляющей контейнера. В -случае выполнения держателя в виде эллиптического цилиндра ось наибольшего сжатия постоянно перемещается в направлении вращения его вокруг контейнера с порошковым материалом. При таком смещении частицы сыпучих материалов подвергаются знакопеременному сдвигу, что приводит к одновpeмeннo fy эффективному уплотнению и устранению дефектов на границе раздела сыпучих материалов после удаления перегородок.

Приме р. В качестве исходных материалов берут два сорта алюминиевых порошков: порошок марки ПА-4 со сферической формой частиц и опытный сорт стареющего алюминиевого . сплава с частицами игольчатой формы с химическим составом, соответствующим марке Д16. Порошки засыпают в эластичный контейнер цилиндрической формм диаметром 65 мм. В контейнер предварительно помещают перегородку, расположенную вдольоси контейнера. По одну сторону

50 , перегородки засыпают порошок марки ПА-4, ас другой стороны порошок с частицами игольчатой формы. После засыпки перегородку удаляют и включают привод. Держатель имеет коэффициент искривления К 0.86 и со-вершает 100±20 оборотов.

В результате такой обработки порошок игольчатой формы располагается в виде тонкой мнрговитковой спирали.

Эластичный контейнер с порошком извлекают из держателя,- герметизируют, помещают в гидростат и прессуют при давлении 4 кбар. Затем заготовку спекают при в течение 3-X ч в вакууме и подвергают термообработке старением.

Данные механических испытаний трех образцов из полученной заготовки приведены в таблице.

Таким образом, как следует из приведенных в таблице данных, полу1994524

ченный композиционный материал облагдает характерными для данного класс материалов свойствами.

Предлагаемый способ и устройство g позволяют получать композиционные слоистые материалы спиральной формы с толщиной слоев от сколь угодно Maf лых до сколь угодно больших разме-ров. Такие изделия после прессования и спекания приобретают свойства, присущие слоистым композиционны материалам, изменяется соотношение i механических свойств вдоль и поперек оси цилиндрической заготовки.

1. Способ получения композиционных заготовок, включающий размещение в эластичном контейнере разделительных перегородок, засыпку вертикальными слоями порошков разного материала, удаление перегородок} и прессование, отличающийс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, перед прессованием проводят, предварительное смещение поверхностных слоев засыпного материала . в направлении касательных к направляющей контейнера, 2. Устройство для получения композиционных заготовок , включающее эластичньш контейнер, установленный в держателе, отличающееся тем, что,оно снабжено неподвижными вертикальными опорами и закрепленными на них гибкими тягами, соединенными с контейнером, держатель выполнен с полостью некругового, например эллиптического. сечения и установлен с возможностью вращения относительно контейнера.

Композиционный

36 материал

После старения

18