Способ прессования изделий из порошка Советский патент 1982 года по МПК B22F3/93 

1

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к формованию изделий из порошка.

Известен способ прессования изделий из порошка в металлической прессформе, предусматривающий загрузку порошка в матрицу и уплотнение путем. наложения статического давления 11.

Недостаток способа состоит в том, что вследствие малой подвижности частиц порошка под давлением, в изделиях проявляется большая неравномерность распределения плотности по объему, что приводит к быстрому разрушению прессованногоили спеченного изделия. Кроме того, применение высокого давления прессования для порошков твердых и хрупких материалов способствует возникновению больших упругих напряжений в местах контактов между частицами и вызывает хрупкое разрушение этих участков при снятии давления, последнее приводит к тому, что формование изделий из порошков

больших размеров и сложной формы становится практически невозможным изза низкого их качества.

Известен способ вибрационного формовання изделий из порошка, включаю-., щий загрузку пороика в форму и двухстороннее приложение вибрационных колебаний, при котором приложение нагрузок во время всего цикла уплотнения находится под постоянным статическим нагружением, получающим при наложении вибрации приращение нагрузки 2.

Недостатком этого способа является то, что порошок при уплотнении находится под постоянным давлением, не дающим возможность испытывать прессуемому материалу наиболее благоприятный режим приложения и снятия нагрузок. Эффективность проткания пластической деформации в этом случае отсутствует, так как порошок находится постоянно под нагрузкой в объеме матрицы и его энергия перемещения

почти равна нулю, что исключает дополнительный эффект наклепа прессуемого материала.

Наиболее близким к предлохченному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ прессования изделий из порошка, включающий загрузку последнего в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей односторонней нагрузки. В. ,

При использовании указанного способа пульсирующее давление создаетс в верхнем цилиндре пресса: при понижении давления в верхнем цилиндре, нижний пуансон, находящийся под пол.ным и постоянным давлением нижнего цилиндра слегка передвигает заряд порошка вверх, но заряд порошка сдвигается обратно вниз, встречая более сильное сопротивление сверху, когда давление поднимается снова до максимума. Несовершенство данного способа состоит в том,.что при осуществлении прессования порошка с односторонней пульсирующей нагрузкой, выравнивание по объему изделия плотности не происходит полностью, не устраняются возникающие при прессовании высокие упругие напряжения в местах контактов между частицами. Вследствие этого, номенклатура изделий также ограничена по размерам и простоя по форме, что связано с еще недостаточной подвижностью частиц порошка под односторонним пульсирующим давлением, и как следствие, изделия имеют неравномерную плоскость по объему и недостаточную прочность. Не устраняются затруднения при получении крупных и сложных изделий из порошков твердых и хрупких материалов, что ограничивает сферу использования метода.

Цель изобретения - повышение качества изделий из порошковых материалов и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается т,ем что в способе прессования изделий из порошка, включающем засыпку порошка в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей нагрузки, пульсирующую нагрузку прикладывают синхронно с.нескольких взаимно противоположных сторон в течение всего процесса уплотнения.

Предлагаемый способ позволяет получать изделия из порошков значительно больших размеров и сложной формы. Представляется возможным осуществлять прессование изделий из порошков твердых и хрупких материалов 5 без опасения возникновения в них высоких упругих напряжений в местах контакта между частицами, чем подавляется хрупкое разрушение этих контактных участков после снятия 0 давления. Получаемая достаточно равномерная, ненапрях енная и прочная укладка частиц с требуемой плотностью позволит решить наиболее эффективно задачу производства изде5 ЛИЙ с необходимыми свойствами и уменьшить при этом требуемое технологическое усилие.

Управление структурообразованием в процессе производства изделий из 0 порошковых материалов на основе физико-химической механик заключается, в осуществлении принципа предельного разрушения первоначальных связей между структурными элементами 5 для достижения их равномерного распределения и плотной упаковки. Данный принцип использован в предложенном способе прессования под действием пульсирующих нагрузок. Приложение пульсирующих нагрузок в процессе прессования разобщает и тем самым способствует наиболее удобной взаимной ориентации частиц порошка. При этом также происходит разрушение рыхлых арочных структур, что обеспечивает укладку частиц под небольшим давлением; достигается наиболее оптимальная и плотная упаковка,. значительно облегчается погружение пуанСОМОВ в порошок, увеличивается текучесть обрабатываемого материала.

Для реализации способа на прессе с пульсирующей нагрузкой устанавливают пульсатор, обладающий быстродействием при срабатывании нагрузочного клапана, герметичностью большой пропускной способностью тысячи литров в минуту). Во время каждой нагрузки он поддерживает стабильное давление в рабочей полости цилиндра пресса при изменении других параметров гидросистемы, срабатывает по давлению, величина которого легко регулируется с пульта управления.

Для изготовления изделий применяют технологические схемы различных типов, холодное прессование со спеканием,хоподное прессование со спеканием и последующей обработкой

.5.927

давлением и др. Пооперационное выполнение способа заключается в засыпке порошка в пресс-форму, прессовании его пульсирующими нагрузками, снятии нагрузок и извлечении прес- 5 сованного изделия из пресс-формы.

Пример. Для осуществления технологического режима прессования изделия пульсирующим давлением из О материала на основе карбида циркония в пресс-форму диаметром 11,29 мм и высотой 10 мм (ГОСТ 10937-6) засыпают порошок и прессуют на прессе усилием 315 тс с частотой 25-50 Гц и амплитудой колебания пуансонов 0,5 мм в течение 5 с. Оптимальные режимы пресса соответствуют следующим давнным: частота 50 Гц, амплитуда 0,5 мм. Исследуемые изделия имеют высоту 25 мм и диаметр 15 мм и разрезают на части, каждая из которых имеет соответственно образцы

1, 2, 3, и 5- Результаты плотност и равномерности ее распределения представлены в таблице.

Примечание: 1 2 Как следует из таблицы, двусторонняя пульсация дает возможность полу- 5 чат.ь длинномерные изделия равной плотности по высоте, причем увеличение удельного давления с 2 до 7 тс/см Каждое приведенное значение вычислялось как среднее из трех измерений. Удельные давления 2, 4, 7 тс/см Удельные давления в соответствии с ГОСТ 98 9-73принятыприводит к повышению плотности. При односторонней пульсации разброс плотности по высоте более значителен и наибольшие величины плотности проявляются со стороны прессующего пуан7 .

сона (т.е. сверху изделия). Двустороняя вибрация, хотя и позволяет сохранить равноплотность по высоте изделия, но абсолютное значение плотности дает более низкое. .

Поэтому использование пульсирующих нагрузок при прессовании изделий из порошков с двух взаимно противоположных сторон позволяет существенно повысить качество прессовок.

Спрессованные изделия подвергают спеканию и последующей дополнительной допрессовке. Плотность после спекания составляет 90-92%, а после допрессовки (ковка, штамповка и др.) Э8%. Температура спекания для карбида циркония может быть снижена с 180(ГС до 1бОО С, а время выдержки с 1,5 ч до 30 мин. Точность геометрических размеров получаемых изделий соотве:тствует 5 классу, а чистота поверхности S-9 классу.

Использование синхронно прикладыва емых пульсирующих нагрузок в предложенном способе позволяет получать не только простые по форме изделия высокого качества, но изделия больших размеров и сложной геометрии, для которых высота и форма существенного ограничения не имеют вследствие высокой подвижности частиц по рошка в процессе прессования пульсирующими нагрузками. Кроме того, открываются возможности прессования

158

Бысокодисперсных П9РОШКОВ, для которых в ряде случаев представляется на дельнейших термических операциях снизить температуру спекания без ухудшения и замедления физико-химических процессов, обеспечивающих образование высокоплотных и прочных изделий.

формула изобретения

Способ прессования изделий из порошка, включающий загрузку последнего в пресс-форму и уплотнение путем приложения пульсирующей нагрузки, обличающийся тем, что, с целью повышения качества прессуемых изделий и расширения технологических возможностей, пульсирующую нагрузку прикладывают синхронно с нескольких взаимно противоположных сторон в течение всего процесса уплотнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

М. , Машгиз, I960, с. 93-9t.