Устройство для формирования заготовок из порошковых полимерных материалов Советский патент 1982 года по МПК B29F3/14 B29C3/00 

(5) УСТРОЙСТВО для ФОРМОВАНИЯ ЗАГОТОВОК i из ПОРОШКОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

I

Изобретение относится к области iпереработки пластмасс и более конкретно к установкам для Непрерывного производства заготовок из порошковых полимерных материалов.

Известно устройство для непрерывного формования стержней из порошковых полимерных материалов, содержащее узел питания, пуансон, жесткую матрицу, образующие узлы предварительного таблетирования, узел для закрывания и открывания камеры предварительного таблетирования, включающий подвижный элемент, состоящий из пары вращающихся вокруг вертикальных осей плеч, прилегающих друг к другу по вертикальной плоскости ГЦ.

Устройство содержит также две последовательно расположенные камеры радиального прессования с эластичными оболочками.

Недостатком данного устройства являются его сложность и относитель,но невысокая точность размеров заго товок. Указанные недостатки являются следствием трехступенчатой схемы прессования, осуществленной в данном устройстве. В частности, прессование .заготовки в двух последовательно расположенных камерах радиального прессования приводит к нарушению геометрии заготовки в связи с тем, что при предварительном прессовании в жесткой матрице плотность Заготовки неравномерна по ее высоте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для формования заготовок из порошковых полимерных материалов, содержащее раму, матрицу со сквозным рабочим каналом, пуансон, соединенный с приводом перемещения, и загрузочный бункерГ21

Недостатком данного устройства являются низкое качество и недостаточная точность размеров заготовки. Этот недостаток вызван тем, что в процессе эксплуатации устройства силы трения, возникающие на поверхности контакта заготовки и матрицы, приводят к износу последней и соответственно к увеличению диаметра мат рицы, особенно в той ее части, которая расположена ниже зоны работы пуансона. Увеличение диаметра матрицы при сохранении диаметра заготовки приводит к уменьшению натяга на поверхности контакта заготовки и матрицы и, соответственно, к уменьше нию сил трения. Следствием этого яв ляется во;зникновение перемещения Заготовки при давлении прессования меньшем, чем это необходимо для получения требуемой плотности, В итог после спекания заготовки получаются недостаточно плотными, а увеличение усадки, связанное со спеканием недостаточно плотной заготовки, приводит к более значительному искажению ее размеров. Например, в нача ле использования устройства для прессования стержней диаметром 10 м и длиной 50 мм удельный вес заготовок в неспеченом состоянии составлял 1,83 г/см и после спекания соответственно 2,19 г/см , После прессования 10 000 заготовок износ матрицы составил 0,03 мм и удел ные вес неспеченой заготовки составил 1,75 г/см, спеченой - 2,05 r/c диамерт заготовки уменьшился на 5 по сравнению с первыми партиями заг товок. Целью данного изобретения являет повышение качества заготовок за счет обеспечения точности их размеров. . Для достижения указанной цели в устройстве для формования заготовок из порошковых полимерных материалов, содержащем раму, матрицу со сквозным рабочим каналом, пуансон, соединенный с приводом перемещения, и загрузочный бункер, матрица выпол иена составной из недеформируемой в радиальном направлении и размещенной в зоне действия пуансона части и последовательно с ней распо ложенной деформируемой в радиальном направлении части, диаметр рабочего канала которой в свободном состоянии выбран меньшим диаметра рабочего канала недеформируемой час ти. 0.4 Такое выполнение устройства позволит создать гарантированный натяг на поверхности контакта заготовки и деформируемой части матрицы, а следовательно, и требуемое значение сил трения, что обеспечит перемещение заготовки только при достижении давления прессования, необходимого для получения заданной плотности заготовки, так как последняя при этом уплотняется более чем в два раза, что приводит в итоге к более высокой томности размеров за счет повышения плотности и равноплотности заготовки. Во избежание появления микротрещин при радиальном силовом воздействии на заготовку со стороны деформируемой части матрицы, разность диаметров недеформируемой и деформируемой частей матрицы, обеспечивающая натяг, то есть радиальное давление на заготовку, устанавливается такой величины, чтобы радиаль.ное давление на боковую поверхность заготовки в зоне деформируемой части матрицы было меньше бокового давления на заготовку в зоне недеформируемой части матрицы. На чертеже схематически показано предлагаемое устройство для формования заготовок из порошковых полимерных материалов. Устройство состоит из пуансона 1, соединенного с приводом перемещения (на чертеже не показан), деформируемой в радиальном направлении части 2 составной матрицы, прикрепленной к недеформируемой части 3 матрицы, соединенной с вибратором , смонтированным на пружинах 5 установленных на раме 6. Матрица соединена с загрузочным бункером 7. Деформируемая 2 и недеформируемая 3 части матрицы выполнены со сквозным рабочим каналом, причем диаметр рабочего канала деформируемой части 2 в свободном состоянии выбран меньшим диаметра рабочего канала недеформируемой части 3. Устройство работает следующим образом. отверстие недеформируемой части 3 матрицы k вставляют оправку, выполненную из материала, коэффициент трения которого о стенки матрицы такой же, как и у прессуемой заготовки о стенки матрицы, или из материала прессуемого порошка с диаметром, равным диаметру пуансона 1, и длиной, равной длине деформируемой части 2 матрицы. Включают привод пуансона 1 (на чертеже не показан) ч пуансон 1 проталкивает оправку в рабоч канал деформируемой части 2 матрицы. При этом деформируемая часть 2 матри цы растягивается и создает давление на цилиндрическую поверхность оправки, вызывающее силы трения, препятствующие ее перемещению. После того, как оправка полностью разместилась в рабочем канале матрицы, пуансон 1 поднимают в исходное положение, вкя чают вибратор А, приводящий в колебательное движение части 2,3 матрицы,- загружают из загрузочного бункера 7 порцию порошка, предварительно уплотняют его вибрацией, пере даваемой от матрицы и верхнего торца оправки, включают привод пуансона 1, прессуют из порошка заготовку и по достижении на торце пуансона 1 усилия, равного сумме сил трения оправки о деформируемую часть 2 матри цы и отпрессованной заготовки о стен ки рабочего канала части 3 матрицы, проталкивают заготовку в деформируемую часть 2 матрицы, при этом оправ ку перемещают вдоль рабочего канала части 2 матрицы и частично выводят ее из матрицы, после чего пуансон 1 возвращают в исходное положение и цикл повторяют. Можно отметить, что длина рабочего канала в недеформируемой части . матрицы должна определять объем больший, чем объем виброуплотненного порошка, требуемый для получения одной заготовки. Длина деформируемой части 2 матрицы определяется максимально допускаемым давлением, которое может быть приложено к цилин дрической поверхности заготовки без ее разрушения и для создания требуемого значения сил трения. Разность диаметров рабочих каналов частей матрицы определяется максимально допустимым давлением на цилиндрическую поверхность заготовки без ее разрушения и условиями прочности материала деформируемой части 2 матрицы. Пример. В недеформируемую часть 3 матрицы диаметром 10 мм, длиной 100 мм вставляют оправку из фторопласта- по скользящей посадке длиной 150 мм, включают привод пуансона 1 и проталкив.ают оправку, с усилием 200 кг в деформируемую час 2 матрицы длиной 150 мм с диаметром 9,8 мм Поднимают пуансон 1 в исходное положение, включают вибратор k, вызывающий колебания частей матрицы с частотой 50 Гц и ускорением 3 д. Загружают порцию порошка фторопласта- весом 7,5 г и одновременно за счет передами ему вибрации от части 3 матрицы и верхнего торца уплотняют до средней плотности, равной 1 г/см Вкпюмаят привод пуансона 1, прессуют пороиюк при максимальном давлении 250 кг/см и затем перемещают его в деформируемую часть 2 матрицы, где прикладывают к его цилиндрической поверхности со стороны деформируемой стенки 2 матрицы давление, равное 60 кг/см, Затем возвращают пуансон 1 8 исходное состояние и цикл повторяют. На выходе из деформируемой части 2 матрицы заготовку отделяют от последуиядей и подают в приемный бункер {на чертеже на пока:зан). Пооле прессования 10 000 заготовок износ деформируемой части матрицы так же как и у прототипа составил 0,03 мм, однако натяг уменьшился незначительно. Удельный вес неспеменых заготовок-, практически не изменился, составил 1,82 г/см., а после спекания - 2,19 г/см. При этом ди- аметр заготовок по сравнению с первыми партиями заготовок изменился менее, чем на 0,5%. Таким образом, использование данного решения позволяет повысить точность размеров более крупной партии заготовок примерно в 10 раз по сравнению с известным устройством. Формула изобретения Устройство для формования заготовок из порошковых полимерных материалов, содержащее раму, матрицу со сквозным рабочим каналом пуансон, соединенный с приводом перемещения, и загрузочный бункер, отличащееся тем, что, с целью повыения качества заготовок за счет обеспечения точности их размеров, матрица выполнена составной из недеформируеой в радиальном направлении и разещенной в зоне действия пуансона асти и последовательно с ней распо