Способ прессования полых заготовок из порошков и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B22F3/04 

нагружения, представляющую собой гидростат со встроенным в него плунжером. Создавали рабочее давление в камере при помощи компрессора высокого давления. При этом уплотняли порошок на ступени большего сечения стержня, который удерживался от осевого перемещения фрикционом 7, расположенным в нижней опоре 5, При достижении рабочего давления гидростатического прессования 200 МПа стержень под действием давления на торец ступени стержня меньшего сечения продавливался через фрикцион. Таким образом осуществляли перемещение стержня И йа высоту прессуемой заготовки, инициируя в процессе прессования сдвиговые деформации. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам и устройствам для прессования полых заготовок из порошков. Цель изобретения - повышение плотности заготовки или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформации. Прессовали заготовки в виде втулок высотой 80 мм, наружным диаметром 40 мм и внутренними 14,36 мм и 36,5 мм. В полость между эластичной матрицей 1 и внутренним стержнем 2 засыпали исходный порошок. При помощи верхней опоры 4 с уплотнением 6 пресс- форму.герметизировали и помещали в рабочую камеру установки трехосного Ё О О со о

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам и устройствам для прессования полых заготовок из порошков.

Цель изобретения - повышение плотности заготовок или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформации.

На фиг. 1 схематично изображена пресс-форма, в которой в качестве механизма удержания стержня использован фрикцион, а величина осевого перемещения стержня Н равна высоте прессовки hi на фиг. 2 - пресс-форма, в которо й Н h: на фиг. 3 - пресс-форма, в которой в качестве механизма удержания стержня использован гидравлический затвор.

Устройство (фиг. 1 и 2) для осуществления способа содержит эластичную матрицу 1, стержень 2 ступенчатой формы, выполненный с тем расчетом, чтобы площадь поперечного сечения ступени большего диаметра D превышала площадь сечения ступени меньшего диаметра по крайней мере в 1, 2 раза и установленный в матрице 1 с образованием кольцевой полости 3 для засыпки порошка, верхнюю и нижнюю опоры 4 и 5 с отверстиями для центрирования стержня 2, снабженные соответственно уплотнением б и механизмом удержания стержня от осевого перемещения в виде фрикциона 7. Стержень 2 имеет возможность осевого перемещения,

В варианте устройства (фиг. 3) механизм удержания выполнен в виде гидравлического затвора.

Устройство содержит эластичную матрицу 1, ступенчатый стержень 2, установленный в матрице с образованием кольцевой полости 3 для порошка, верхнюю опору 4 с уплотнением 6 и нижнюю опору 5 с отверстиями для центрирования и обеспечения осевого перемещения стержня 2. Гидравлический затвор для удержания стержня 2 от осевого перемещения в отверстии опоры 5 содержит глухую полость 8 отверстия, соединенную с помощью канала 9, выполненного в стержне 2, и канала 10 - в затворе - гидростата 11, а также трубки 12 с емкостью для подачи в полость 8 рабочей жидкости (емкость на чертеже не показана). Для выполнения подачи и сброса жидкости предусмотрен вентиль 13.

П р и м е р 1. Прессовали заготовки из порошков титана и меди в виде втулок высотой 80, ( наружным диаметром 40 и внутренними диаметрами 14,36 и 36,5 мм. Диаметр ступени

большего сечения стержня пресс-формы D составлял 40 мм, а диаметр ступени меньшего сечения d в зависимости от типоразмера прессуемой заготовки был различным 14,36 и 36,5 мм. В качестве инструмента для

создания давления использовали установку трехосного нагружения.

В полость между элабтичной матрицей 1 и внутренним стержнем 2 засыпали исходный порошок. При помощи верхней опоры 4 с уплотнением 6 пресс-форму герметизировали и помещали в рабочую камеру установки трехосного нагружения, представляющую со бЪй гидростат со встроенным в него плунжером. Создавали рабочее давление в камере при помощи компрессора высокого давления ГКМ-7/6000. При этом уплотняли порошок на ступени большего сечения стержня, который удерживался от осевого перемещения

фрикционом г, расположенным в нижней опоре 5. При достижении рабочего давления гидростатического прессования 200 МПа стержень под действием давления на торец ступени стержня меньшего сечения продавливался через фрикцион, причем осевое перемещение стержня Ь осуществляли на всю высоту прессуемой заготовки h. Моменты начала и окончания движения стержня и

величина осевого перемещения стержня регистрировались,

Для сравнения из тех же порошков спрессованы идентичные заготовки по известному способу. Контролировали плотность прессовок, определяя ее методом гидростатического взвешивания. Погрешность измерения не превышала 3%. Результаты измерения плотности заготовок, спрессованных при давлении 200 МПа предлагаемым способом (№ 1 и 2), в том числе с отклонением от необходимого соотношения площадей ступеней большего и меньшего сечения стержня (№ 3) и по известному способу (№ 4), представлены в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, предлагаемый способ обеспечивает повышение плотности прессовок без увеличения рабочего давления прессования. Снижение же отношения площадей сечения большей и меньшей ступеней стержня ниже 1, 2 приводит к уменьшению радиальной деформации прессовки, повышение плотности заготовки незначительно, практически не превышает погрешность измерения плотности.

П р и м е р 2. Отличие от примера 1 состоит в том, что величина осевого перемещения стержня И меньше высоты прессуемой заготовки 2- В этом случае повышению плотности (доуплотнению) подвергалась часть прессуемой заготовки на высоте И. Геометрические размеры и плотность заготовки, спрессованной из порошка титана при давлении 100 МПа, представлены в табл. 2.

Как видно из данных табл.2, участок высотой И 22 мм имеет повышенную плотность по сравнению с остальной частью прессовки.

П р и м е р 3. Использовали пресс-форму, в которой в качестве механизма удержания стержня применен гидравлический затвор. Через вентиль 13 по каналу 10 в затворе гидростата 11 по трубке 12 и далее по каналу 9 в стержне 2 в полость 8 в нижней опоре 5 заливается рабочая жидкость. После чего вентиль 13 закрывается и начинается нагнетание давления в камере гидростата. За счет давления жидкости в гидростате на стержень 2 в полости 8 создается такое же давление, препятствующее .движению стержня. При достижении рабочего давления прессования вентиль 13 открывался и стержень продавливался в полость 8. Величина осевого перемещения стержня определяется глубиной полости 8, которая, в свою очередь, зависит от протяженности доуплотняемого участка прессовки. При доуплотнении всей прессовки глубина полости 8 равна высоте заполнения

полости 3 порошком. Благодаря ступенчатой конфигурации стержня 2, в результате его осевого перемещения при фиксированном давлении происходит вторая стадия 5 процесса прессования - радиальная деформация прессовки, приводящая к повышению плотности.

Способ осуществляли на порошке титана при прессовании втулки диаметром 30, 0 высотой 60 и толщиной 9 мм. Величина рабочего давления, создаваемого в рабочей камере установки гидростатического прессования, составляет 100 МПа.

Относительное приращение плотности 5 при использовании предлагаемого способа по сравнению с прототипом составило 12,6%.

Использование предлагаемого способа прессования заготовки и конструкции 0 пресс-формы позволяет по сравнению с известным способом и устройством ловысить плотность заготовки или одного из ее участков без увеличения рабочего давления прес- сования, что расширяет возможности 5 использования технологического процесса прессования и оборудования, а также обеспечивает получение заготовок с повышенными свойствами.

Формула изобретения 01. Способ прессования полых заготовок

из порошков, включающий заполнение порошком полости между эластичной матрицей и внутренним стержнем, герметизацию пресс-формы и прессование путем радиаль- 5 ного обжатия порошка на стержне изостати- ческим рабочим давлением, отличающий- с я тем, что, с целью повышения плотности заготовки или участка ступенчатой заготовки за счет инициирования радиальной деформа-. 0 ции, прессование ведут на ступенчатом стержне в два этапа, сначала радиально обжимают порошок на ступени с большей площадью поперечного сечения, а затем осуществляют переход к прессованию на ступени стержня 5 с меньшей площадью поперечного сечения путем осевого перемещения стержня на длину заготовки или части ее длины в процессе действия рабочего давления.

3, Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что механизм удержания выполнен в виде фрикционной пары, расположенной

0

между стенками отверстия нижней опоры и стержнем.

Т а б л и ц а 1

Та блица2