Способ формования изделий из порошка Советский патент 1982 года по МПК B22F3/18 

(5) СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА

1

Изобретение относится к порошковой металлургии.

Известен способ формования порошкообразных материалов, включающий зазасыпку порошка в желоб и прокатку последнего вместе с содержимым в валках l .

Недостаток этого способа - чрезмерное отставание порошка в процессе формования, что приводит к неоднородности свойств прокатанного пластичного материала, и к образованию трещин при изготовлении изделий из хрупких материалов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формования изделий из порошка, включающий засыпку порошка в желоб, укладывание на порошок жесткого формующего элемента, подачу желоба в валки, прокатку через формующий элемент и удаление желоба в валки, прокатку через формующий элемент и

удаление последнего после прокатки 2.

Способ позволяет формовать изделия из углеграфитовых материалов.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает изготовление тонких, толщиной до 3 мм, пластин из порошков хруп-, ких материалов без применения связующего вещества. Способ воспроиз10водит процесс прокатки в валках бесконечно большего радиуса. Но в очаге уплотнения и деформации имеются зона отставания и зона опережения. В последней линейная скорость

15 уплотняемого материала превышает окружную скорость валков. В то же время реборды желоба, защемляя формуемую заготовку, пре пятстствуют ее относительному

20 перемещению по несущей плоскости самого желоба, линейная скорость которого и, следовательно, порошка, контактирующего с этой плоско3стью, равна окружной скорости валков. Таким образом,, в очаге уплотнения и деформации скорость порошка, контактирующего с формующим эле ментом, больше скорости уплотняемого материала, примыкающего к несуще .плоскости желоба. Это различие в скорости приводит к возникновению растягивающих напряжений в объеме порошковой заготовки,которые ввиду незначительной пластичности порошка и малой толщины формуемых пластин обуславливают образование в пр кате поперечных трещин, что снижает качество получаемых изделий. Целью изобретения является повыш ние качества пластин, преимуществен но из хрупких сыпучих материалов, без применения связующего вещества при равномерном распределении плотности по их объему. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формования изделии из порошка, включающем засыпку порошка в желоб, укладывание на порошок формующего элемента и прокатку, формующий элемент берут в виде эластичного материала, прокатку осуществляют в несколь ко проходов с относительным обжатием за каждый проход, не превышающим 0,1, при изменении направления прокатки после каждого обжатия на противоположное. Прокатку за каждый проход прово дят с относительным обжатием 0,020,1. В процессе прокатки порошка в же лобе через эластичный формующий эле мент, например полиуретановую плас тину, происходит значительное умен шение нейтрального угла и, следовательно, величины опережения, что вызывает уменьшение растягивающих напряжений в уплотняемом материале Это связано с тем, что в зоне выхода формующего элемента из валков в процессе прокатки происходит упр гое восстановление первоначальных размеров элемента. Благодаря этому значительно увеличивается протяженность очага уплотнения и дефор мации за нейтральным сечением на выходе из валков и создается резер сил трения, действующих на уплотняемый порошок в направлении, про тивоположном прокатке. Действие резервных сил трения приводит к нарушению энергетического равновесия в очаге уплотнения и деформации, которое в соответствии с законом сохранения энергии тотчас же восстанавливается уменьшением нейтрального угла, являющегося регулятором энергетического баланса процесса прокатки. Благодаря этому происходит уменьшение величины опережения и снижается скорость частиц порошка, контактирующих с формующим элементом в зоне опережения, что обуславливает уменьшение растягивающих напряжений в формуемой пластине. Таким о&разом, прокатка с эластичным элементом аналогична по условиям формования прокатке с передним подпором, также обеспечивающим уменьшение нейтрального угла. Величину изменения нейтрального угла, можно регулировать в зависимости от толщины и жесткости эластичного формующего элемента, которые подбираются в каждом конкретном случае экспериментально. Прокатка в несколько проходов с малами относительными обжатиями и периодическим изменением ее направления обеспечивает многократное перераспределение частиц формуемого порошка при незначительном их перемещении за каждое обжатие. Относительное обжатие, превышающее 0,1, приводит к образованию трещин в изделиях формуемых из малопластичных порошков Возникновение этих трещин связано со значительным относительным перемещением частиц формуемого порошка,которое недопустимо при уплотнении хрупких материалов. Прокатка порошка с относительным обжатием за каждый проход ниже, чем 0,02 нецелесообразна, так как в этом случае для получения тонких пластин требуется неоправданно большое количество проходов (100 и более), и необходимо изготовление специального прокатного оборудования, позволяющего изменять абсолютное обжатие в пределах сотых долей миллиметра. Кроме того, изменение направления прокатки порошка в каждом последующем ее проходе обеспечивает также периодическое перераспределение внутренних cилj действующих в формуемом изделии, что препятствует развитию микротрещин и способствует залечиванию их. Величина относительного обжатия порошка и, следовательно, количество переходов прокатки подбираются экспериментально для каждого конкретного порошкового материала в зависимости от размеров формуемой пластины, размеров и жесткости элас тичного формуемого элемента. Пример 1. Порошок, содержащий, вес.: РЬО 65;Zr0220,2;Ti02l1, В.2-Ози ZnO 0,5; MnO,iO,3;SrO 1,6, засыпали в желоб, разравнивали, нак рывали полиуретановой пластиной толщиной 8 мм. Затем желоб подавали в валки диаметром 198 мм и прокатыв ли за 14 проходов. Скорость прокат-ч ки составила 0,03 м/с, а оптимально относительное обжатие за каждый про ход ,08, где дЬ - абсолютное измерение толщины формуемой пластин в данный проход прокатки; h -толщин формуемой пластины после прокатки в этот же проход. После каждого обжа тия желоб поворачивали в плоскости прокатки на 180 и подавали в валки противоположной стороной. В резу льтате многократной прокатки с малыми относительными обжатиями полу чена пластина с размерами 400х80х х2,5 мм и общей относительной плотностью 86,. Колебание плотности по объему пластины составило. 3. При формовании пластин с относительным обжатием 0,11 в 15 сформованных изд лий были обнаружены трещины. Прокатка с относительным обжатием за каждый проход 0,02 была осуществлена за 83 прохода, а распределение плотности по объему изделий и их относительная пористость практически не изменились по сравнению с формованием при оптимальном относительном об жатии. При формовании пластин таких же размеров известным способом все плас тины были с поперечными трещинами. Но при введении в шихту в качестве связующего вещества k% поливинилового спирта были изготовлены пластины без трещин с o6uien относительной плотностью bS и колебанием плотности по объему сформованной пластины 8%. Полученные пластины используются после спекания и дальнейшей технологической обработки в качестве фильт ров акустических волн в радиоэлектронной промышленности. 606 П р и м е р 2. Проведено формование пластин с размерами 00х80х х2,5 мм из порошка титана. Порошок прокатывали в изделие за 23 прохода с относительным обжатием в каждый проход 0,06. Общая относительная плостность сформованной пластины составила П%. Колебание плотности по объему пластины не превышало 4. При формовании таких же пластин известным способом около 30 полученных изделий были с поперечными трещинами. Использование предложенного способа обеспечивает получение тонких пластин из порошков хрупких материалов без применения связующего вещества при равномерном распределении плотности по их объему за счет значительного уменьшения растягивающих напряжений в формуемом порошке и устранения трещинообразования при формовании таких пластин, осуществления небольших многократных перемещений частиц порошка в очаге уплотнения и деформации, не вызывающих нарушения сплошности уплотняемого порошка при малых относительных обжатиях,а также благодаря залечиванию и пре дотвращению развития микротрещин при прокатке с периодическим изменением ее направления. Формование пластин без связующего вещества значительно повышает эксплуатационные характеристики конечного изделия. Формула изобретения . 1. Способ формования изделий из порошка, преимущественно пластин из хрупких материалов, включающий засыпку порошка в желоб, укладывание на порошок формующего элемента и прокатку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пластин, формующий элемент берут в виде эластичного материала, прокатку осуществляют в несколько проходов с относительным обжатием за каждый проход, не превышающим 0,1, при изменении направления прокатки осле каждого обжатия на противопоожное . 2. Способ по п. 1 , о т л и ч а юи и с я тем,что прокатку за каж7дый проход проводят с относительным обжатием 0,02-0,1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 9332608 1. Патент США № 3731050, кл, 219-1Л9, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР №626887,кл.В 22 F 3/18,1977(прототип)