Устройство для компактирования быстроохлажденных металлических порошков Советский патент 1992 года по МПК B22F3/20 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для прессования изделий из порошковых материалов.

Цель изобретения - повышение качества изделий за счет улучшения их физико-механических свойств.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство состоит из пуансона 1, контейнера 2, установленной в полости контейнера матрицы 3 с экструдирующим конусом

4.Исходная заготовка обозначена позицией

5.Усеченный конус экструзионного очка матрицы 3 со стороны пуансона образован наклонной секущей плоскостью, причем угол наклона ft находится в пределах

I/JI arctg

(1)

где а- полуугол усеченного конуса матрицы, образованного параллельными горизонтальными секущими плоскостями;

2

Я 1-7Г-1 - степень вытяжки;

№)d - диаметр калибрующего канала матрицы;

D - диаметр полости контейнера.

Устройство работает следующим образом.

В обогреваемый контейнер 2 помещают предварительно сформованную и нагретую до заданной температуры заготовку 5. При помощи пуансона 1 прикладывают давление по оси контейнера, осуществляя тем самым компактирование порошковой заготовки путем экструзии через матрицы 3 с экструдирующим усеченным конусом 4.

Поскольку экструдирующий усеченный конус 4 образован со стороны пуансона наклонной секущей плоскостью с углом наклона/, то в очаге деформации возникают . асимметричные неравномерные поля сил внешнего трения и радиального сжатия. Это приводит к усилению неравномерности скоростей течения микрообъемов материала в очаге деформации, вследствие чего возникают более интенсивные силы трения на межчастичных контактах, которые, в свою очередь, порождают дополнительные сдвиговые деформации. Сдвиговые деформации способствуют разрушению окисных пленок на поверхности частиц материала, адгезионному взаимодействию частиц, перемешиванию слоев материала, лучшей проработке материала в очаге деформации и, как следствие, повышению физико- механических свойств заготовок и изделий.

Угол наклона/3 секущей плоскости зависит от многих факторов, основными из которых являются: физико-механические свойства компактируемого материала, состояние окисных пленок на поверхности частиц и их геометрия; температура ком- пактирования, степень вытяжки. Однако величина угла /3 не должна превышать значения, определенного формулой (1).

В противном случае техническое решение теряет смысл.

Пример. Прессовали алюминиевый сплав состава AI-SI, полученный при скорости охлаждения 106 К/с в форме ленточек и

волокон толщиной 20-80 мкм, имеющий микрокристаллическую структуру, Предварительно формовали заготовку при комнатной температуре при давлении 500 МПа. Затем заготовку нагревали (одним из известных способов) до температуры 400°С, помещали в обогреваемый контейнер для поддержания заданной температуры. Прикладывали давление (пуансоном) по оси пред- варительного уплотнения заготовки,

осуществляя таким образом экструзию через коническую матрицу с наклонной секущей плоскостью со стороны пуансона, расположенной под углом /3 20° и углом конуса 2 а 90°. Степень вытяжки составила Я 6,25.

Сплав, компактированный известным устройством, имеет предел прочности при растяжении Ов 155 МПа. При компактиро- вании сплава предлагаемым устройством

предел прочности при растяжении повышается до Ов 200 МПа, т. е. на 29%.

Из примера видно, что компактирование быстроохлажденных микрокристаллических порошков в соответствии с изобретением

повышает качество изделии за счет улучше0

ния физико-механических свойств по сравнению с известным.

Выходная и калибрующая части матрицы могут иметь различные профили. 5 Применение предлагаемого устройства для компактирования преимущественно быстроохлажденных микрокристаллических и аморфных сплавов обусловлено их особыми физико-механическими и структурными свойствами, а также характером

уплотнения. Такие порошки являются жесткими, недостаточно уплотняемы в обычных условиях, не позволяют повышать свою пластичность путем нагрева до больших темпе- 5 ратур, так как происходит необратимое изменение структуры и поэтому эти порошковые материалы требуют создания дополнительных сдвигов деформаций, что и осуществляется данным устройством.

Технико-экономическая эффективность изобретения состоит в повышении качества изделий из быстроохлажденных металлических порошков и волокон, включая и аморф- ные, за счет создания интенсивных сдвиговых деформаций в объеме очага деформации, улучшения физико-механических свойств в 1,3-1,5 раза, расширения номенклатуры изделий, получаемых методом порошковой металлургии.

Формул а иэо б ре тени я

Устройство для компактирования быстроохлажденных металлических порошков, содержащее пуансон, контейнер и матрицу с экструзионным очком в виде усеченного

конуса, отличающееся тем. что. с целью повышения качества изделий путем улучшения их физико-механических свойств, усеченный конус экструзионного очка матрицы со стороны пуансона образован наклонной секущей плоскостью, причем угол ее наклона в находится в пределах yST Я

, где а- полуугол

|Ј| arctgH j-ctga

усеченного конуса матрицы, образованного параллельными горизонтальными секущими плоскостями;

А (D/d)2 - степень вытяжки; d - диаметр калибрующего канала мат- рицы;

D - диаметр полости контейнера.

Изобретение относится к устройствам для компактирования металлических порошков. Цель изобретения - повышение качества изделий за счет улучшения их физико-механических свойств. Прессовали алюминиевый сплав состава AI-SI, полученный при скорости охлаждения 106 К/с в форме ленточек и волокон толщиной 20-80 мкм и имеющий микрокристаллическую структуру. Формовали заготовку 5 при комнатной температуре и давлении 500 МПа, нагревали ее до температуры 400°С и при заданной температуре осевым усилием с помощью пуансона 1 экструдировали через коническую матрицу 3 с углом конуса 2 а 90°, усеченный конус экструзионного очка которой со стороны пуансона образован наклонной секущей плоскостью, расположенной под углом к горизонтали / 20°. Степень вытяжки составила А 6,25, а предел прочности компактйрованного сплава при растяжении составил Ов 200 МПа. 1 ил.