Прессформа для горячего прессования

Прессформа для горячего прессования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ, преимущественно тугоплавких материалов, выполненная в виде полого цилиндра из углеродных волокон, расположенных под углом 15-90 к его оси, пространство между которыми заполнено пироуглеродом , отличающаяс я тем, что, с целью повышения долговечности и улучшения физикомеханических характеристик прессформы , на углеродные волокна нанесен слой кокса термореактивной смолы . 2. Щ есс форма по п. 1, отличающаяся тем, что толщина слоя кокса термореактивной смолы составляет 0,2-0,5 диаметра углеродного волокна. (/) СО CD со 4ib 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

00UNIMCI

РЕСПУБЛИК..Я0.„1136943 А

4 (51) В 28 В 3/00

С

ig \ Фс

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 3

К АВ ЮРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н0МНТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0 ВСКРЫТИЙ (21) 3588137/29-33 (22) 05.05.83 (46) 30,01.85. Бюл,. М 4 (72) Л.Л. Разумов, В.А. Иванов, Г.И. Бабаянц, В.И. Артемьев и Е.А. Смолянский (53) 666.3.022(088.8) (56) 1. Патент ФРГ У 2343680, кл. С 04 В 35/38, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 691297, кл. В 28 В 3/00, 1978. (54) (57) 1. ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ, преимущественно тугоплавких материалов, выполненная в виде полого цилиндра из углеродных волокон, расположенных под углом 15-90 к его оси, пространство между которыми заполнено пироуглеродом, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения долговечности и улучшения физикомеханических характеристик прессформы, на углеродные волокна нанесен слой кокса термореактивной смолыа

2. Пресс-форма по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что толщина слоя кокса термореактивной смолы составляет 0,2-0,5 диаметра углеродного волокна.

1. 1136943

15

25

35

Изобретение относится к порошковой металлургии: и может быть исLY пользовано для получения изделий методом горячего прессования из металлокерамических, керамических и других тугоплавких материалов.

Известна пресс-форма для горячего прессования, содержащая двух- . слойную матрицу, выполненную из напряженных углеродных волокон, пространство между которыми насыщено пироуглеродом, с наружным слоем в виде обмотки из однонаправленной перпендикулярно оси прессования вблок на (13

Недостатки такой пресс-формы заключаются в нестабильности ее прочностных характеристик и небольшом сроке службы при температурах более 1300ОС.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является пресс-форма, выполненная в виде двухслойного полого цилиндра из углеродных волокон, размещенных во внутреннем слое нерекрестно относительно его оси под углом 15-75, внешний слой которого составлен из однонаправлен. ного перпендикулярно его оси угле1 родного волокна, пространство между которыми в обоих слоях насыщено пироуглеродом f2).

Однако прочностные характеристики такой пресс-формы явно недостаточны для горячего прессования тугоплавких материалов и сплавов, керамических материалов, нитридов, карбидов металлов IV-ЧХ группы при температурах более 1600 С, когда стенки пресс-формы испытывают высокие термомеханические нагрузки.

Цель изобретения — повышение долговечности, улучшение физикомеханических характеристик пресс-формы.

Поставленная цель достигается . тем, что в пресс-форме для горячего прессования, преимущественно тугоплавких материалов, выполненной в виде полого цилиндра из углеродных 50 волокон, расположенных под углом

t5-90 к его оси, пространство между которыми заполнено пироуглеродом, на углеродные волокна нанесен спой кокса термореактивной смолы. 55

При этом толщина слоя кокса термореактивной смолы составляет 0,20,5 диаметра углеродного волокна.

Нанесение слоя кокса термореактивной смолы на волокна, т.е. между волокнами и пироуглеродной основой, позволяет резко увеличить адгезионную связь между ними за счет рыхлой структуры слоя, заполняемой пироуглеродом, и промежуточного значения коэффициента термического расширения (KTP) слоя относительно KTP волокна и пироуглерода. При этом толщина слоя 0,2-0 5 диаметра углеродного волокна является оптимальной. Уменьшение ее менее 0,2 не обеспечивает достижения существенного эффекта, а увеличение более

0,5 приводит к разупрочнению прессформы как за счет уменьшения коли" чества армирующего наполнителя, так и за счет того., что рыхлая структура кокса большой толщины заполняется пироуглеродом лишь частично, а незаполненная часть снижает физикомеханические характеристики прессформы.

На фиг. 1 показана пресс-форма, местный разрез, на фиг. 2 — часть структуры материала пресс-формы при" увеличении.

Согласно фиг. 1 и 2 о(, — угол расположения волокон относительно оси пресс-формы,1 — углеродное волокно, 2 — слой кокса термореактивной смо" лы, 3- пироуглерод.

Толщина слоя кокса термореактив- . ной смолы У= (0,2-0,5) Д, где Д— диаметр углеродного волокна.

Пресс-форму изготовляют слеп лощим образом.

Углеродное волокно 1, например марки ВИН-З, ВИН-4, взятое в виденепрерывных нитей или жгутов, непрерывно пропускают через ванну с раствором (ацетоновым или спиртовым) термореактивной смолы, а затем через сушилку. Требуемая толщина наносимого слоя смолы (и, следовательно, кокса, так как он образуется после карбонизации) регулируется концентрацией раствора смолы (20-503) и временем пребывания волокна s ванне (или изменением проходимого в ней расстояния).

Высушенное волокно с помощью нитеукладчика наматывают на графитовый цилиндрический шаблон нод углом к шаблону (фактически оси буду— щей пресс-формы) по спирали на требуемую длину шаблона (высоту прессформы) до образования на шаблоне

1136943

Те плопр оводность, Вт/м С

Угол расположения волокон относительно оси пресс-формы, град.

Относительная

Прочность при растяжении в радиальном направлении, кгс/мм толщина слоя кокса по отноПресс-форма шению к диаметру волокна

Предлагаемая

15-30

30-60

15-40

60-90

60-90

0,1

6,0

5,2

0,2

0,3

5,3

0,4

20

0,5

5,1

10

7,0

Известная

15-75

7,5

3 (требуемой толщины) слоя волокон, покрытых термореактивной смолой.

Далее сборку (вместе с графитовым шаблоном) помещают в обжиговую печь и термообрабатывают в углеродной засыпке или в среде инертного газа до 700-1000 С (при необходимости в зависимости от температуры эксплуатации пресс-формы дополнительно термообрабатывают в вакууме до 2000-2500 С) с образованием на волокнах слоя кокса термореактивной смолы 2 (толщиной 0,2-0,5 диаметра волокон).

Далее пористая заготовка прессформы легко снимается с графитового шаблона. Ее помещают в реактор для уплотнения пироуглеродом, в котором при 800-1100 С циркулирует метан (в вакууме 10-20 мм рт.ст.).

Пространство между покрытыми волокнами заполняется пироуглеродом

3, печь выключают. Заготовку механически дообрабатывают до требуемого размера, и получают высокопрочную

4 пресс-форму. Долговечность прессформы в зависимости от прессуемых порошков возрастает в 1,5-2,5 раза.

При горячем прессовании тугоплавких порошков, например карбида кремния при 2000 С и давлении

800 кгс/см, в направлении, перпендикулярном оси прессования, развиваются значительные нагрузки, которые при использовании предлагаемой прессформы повышенной прочности не приводят к ее разрушению, как это имеет место в известном решении.

В таблице приведены результаты испытания пресс-формы с внутренним диаметром 30 мм и толщиной стенки

2,1 мм при 1700 С с использованием волокна диаметром 6-8 мкм при различных значениях толщин слоя кокса.

Предложенная пресс-форма может найти широкое применение в порошковой металлургии и производстве дру° гих тугоплавких материалов методом горячего прессования.

1136943

Составитель Е. Селиванов

Техред Л.Коцюбянк Корректор M.Äåì÷èê

Редактор А. Гулько филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10382/10 Тираж 552 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5