Способ изготовления полуфабриката из порошковых масс Советский патент 1983 года по МПК B28B3/00 

Изобретение относится к способам получения полуфабрикатов из сухих и полусухих порошковых масс, например огнеупорных и керамических изделий. . ;Г Известен способ изготовления полу фабрикатов из керамических масс путем периодических силовых воздействий, включающих вертикальные колебательные нагружения и усилие статического прижима, состоящего из инерционного пригруза С Однако получение полуфабрикатов с высокой плотностью затруднено ввиду малых энергий виб роуплотнения, вызываемых колебательным характером нагружения изделия, которое способст вует равномерному распределению час тиц порошковой массы по объему яреесуемого полуфабриката без достижения высокой плотности. Известен способ изготовления полу фабрикатов из полусухих масс путем периодических силовых воздействий, вкт)чахш|их вертикальные нелинейнь1е колебательные нагружения и усилие статического прижима, состоящего из инерционного пригруза и статического давления |2. Получение высокой плотности полуфабриката из сухих и полусухих масс с достаточной степенью равноплотности затруднено ввиду отсутствия разгрузки уплотняемого материала ниже статического прижима, составляющего Q,0,7 от вертикального колебательного нагружения. Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления полуфабрикатов из порошковых масс, преимущественно керамических, путем периодических силовых воздействий, включающих единичное пилообразное нагружение и усилие статического прмкима СЗ. Однако изготовление полуфабрикатов, особенно тонкостенных фигурных изделий, например кансель, из сухи или полусухих порошковых масс затруд нено ввиду значительного периода времени полной разгрузки заготовки, вызванной образованием зазора между статическим пригрузом и заготовкой. В момент образования зазора между полуфабрикатом и пригрузом возникают значительные силы инерции, действующие на разгруженную порошковую заготовку, превышение которых над внут ренними силами сцепления между частичками порошковой массы способствует разрушению порошковой заготовки. Таким образом, наличие времени выдержки разгрузки в предложенном способе затрудняет получение полуфаб рикатов изделий-из сухих и полусухих порошковых масс. Целью изобретения является улучшение качества полуфабрикатов, Поставленная цель достигается тем что согласно способу изготовления по луфабриката из порошковых масс, преимущественно керамических, путем периодических силовых воздействий, включающих единичное пикообразное нагружение и усилие статического при жима, периодическое силовое воздейст вие осуществляют 1-2 пикообразными нагружениями, состоящими из пикообразной нагрузки и разгрузки, величина усилия которых соответственно равны 1-10 и 0,2-1 величины усилия статического прижима, а отношение времени пикообразной нагрузки к одно му полному периоду силового воздействия составляет 0,1-1. На фиг. 1 схематично изображено устройство.для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - эпюры нагружения в предлагаемом способе; на фиг. 3 и i - эпюра нагружений известных способов. Изготовление полуфабрикату изделий, например типа кансель, из порошковых масс по предложенному спосо бу осуществляется на вибростоле 1 с рабочим цилиндром 2 и гидроимпульс ным приводом вибраций (фиг. 1). В пресс-форму 3, установленную на вибростоле 1, засыпают-порошковую массу 4 и через инерционный пригруз прикладывают статическое безинерцион мое давление (PQ-J-) , превышающее вес инерционного пригруза (G ). Затем гидроимпульсный привод обеспечивает в рабочем цилиндре 2 импульсное изменение давления таким образом, что порошковая масса k снизу подвергаетсяпикообразному ударному нагружению (Ыуд) участок а-Ъ-С,-фиг. 2), составляющему 1-10 усилия статического пружима (N) , где N . Ввиду того, что усилие стапикообразного нагружения (Ммд) превышает усилие статического прижима (N), пресс-форма с вибростолом и инерционным пригрузом перемещаются вверх. После прекращения действия импульса давления в рабочем цилиндре усилие на вибростол 1, а значит и порошковую массу k снизу уменьшается. Происходит разгрузка порошковой массы (участок с чЗ -Б фиг. 2),являющейся продолжением пика нагружения, и составляет с ним один полный ударный цикл ударного нагружения. Величина усилия минимальной разгрузки (Np) определяется силами сопротивления движению пресс-формы в исходное нижнее положение. Такими силами являются силы трения-скольжения в направляющих пресс-формы и зибростола, вели-, чина которых уменьшается при помощи элементов упругого возврата вибростола. Величина усилия минимальной разгрузки должна быть меньше усилия статического прижима (N) и не равняться О, так ка: в этом случае возникает эффект вспучивания порошковой массы. Такой ударный цикл, состоящий из пика нагрузки и пика разгрузки, способствует более равномерному и плотному распределению порошковой массы по объему пресс-формы, так как порошковая масса после ударной нагрузки имеет возможность почти полностью разгрузиться и переместиться в менее уплотненные зоны. Зазор между полуфабрикатом и пригрузом, а также выдержка времени разгрузки отсутствует ввиду того, что статическое давление превышает силы инерции пригруза и частиц полуфабриката, возникающие в начале хода пресс-формы.вниз. Далее в момент достижения прессформой и вибростолом исходного ниж- . него положения и жесткой остановки порошковая масса сверху подвергается пику ударного нагружения (S-U-K), вызываемого усилием статического давления и особенно инерционного пригруза, кинетическая энергия которого преобразуется в энергию прессования.

Веяичина гтоаторного пика ударного на.-ружения Н д) должна быть соизме- римой с величиной первоначального пика ударного нагружения (Нуд ) или усилия статического Прижима (М), но не менее последнего.

Повторный пик ударного нагружения (Е-и-К) сопровЬждается пиком, разгрузки ) на порошковой массе, усилие которого больше первоначальной разгрузки (1 Мр.), После пика Повторной разгрузки полуфабрикат подвергается усилию статического прижима (N) .

Период ударного нагружения,включаю щий один или несколько различных пиков ударных на гружений с чередующимися пиками разгрузки без выдержки времени следуют с интервалом, равным 1-10 по отношению к одному полному периоду силового воздействия Т (l-IO)tM {фиг. 2).

Увеличение времени следования ударных нагружений (Т) выше указанных значений нецелесообразно ввиду у| юньшения эффекта виброударного уплотнения и увеличения технологического изготовления.полуфабриката. Уйеличение пика нагрузки (N4) более чем в 10 раз по сравнению с усилием статического прижима (N) усложняет процесс изготовления полуфабриката

изделия, при котором происходит недостаточная разгрузка или возникает период выдержки времени разгрузки.

Для мелкозернистых труднодеформируемых порошков предпочтительнее соотношение NjA/M 1 для порошков с крупными гранулами (до 5 мм) и содержанием связующих веществ предпочтительнее соотношение N /N;4: VO. По известным способам: ударное нагружение с вьщержкой периода полной разгрузки (фиг. 3) и нелинейного колебательж го.нагружения (фиг. k) и по вышеописанному способу были изготовлежй полуфабрикаты изделий из керамического порошка 6,0% влажности.

В таблице приведены результаты определения относительной равноплотности (РЛ), определеляемой по формул

.

где плотность п-го участка изделия;

- максимально возмсякная плотность порошковой массы

Предложенный способ изготовления полуфабрикатов изделий особенно эффективен при изготовлении сухих и полусухих порошковых масс, для которых необходимы значительные энергии и двухстороннее приложение нагрузки

Ударное нагружение с периодами

полной нагрузки2,,7

Нелинейное колебательное нагружение2 5+2,65

По предложенному способу .2, Формула изобретения Способ изготовления полуфабриката из порошковых масс, преимущественно ,керамических, путем,периодических силовых воздействий, включающих единичное пикообразиое нагружение и уси лие статического прижима, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества полуфабриката,.

0,,9 О.ЭЗи-0,95 0,03-Ю, 95 периодическое силовое воздействие осуществляют 1-2 пикообразными нагружениями, состоящими из пикообразных нагрузки и разгрузки, величины усилия которых соответственно равны 1-1.0 и 0,2-1 величины усилия статического прижима, а отношение времени пикообразной нагрузки к одному полному периоду,силового воздействия составляет 0,1-1. , Источники информацииi принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Н 337259, кл. В 28 В 1/08, 1970. 96188 . 2. Авторское свидетельство СССР № 264956, кл, В 28 В 1/08, 1965. . 3. Матвеев И.Б. Гидравлический пресс-молот для порошковой метал5 лургии. - Кузиечно-штампованное производство, 1976, 3, с. 21-23.