Устройство для гидростатического прессования полых длинномерных изделий из порошков

Устройство для гидростатического прессования полых длинномерных изделий из порошков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство состоит из камеры высокого давления 6, перфорированного стержня 8 с эластичной оболочкой 9, матрицы 10, плавающего стержня 22, нижнего пуансона 18. После загрузки порошка в матрицу 10 плита 1 опускается вниз, перфорированный стержень 8 своим торцом касается плавающего стержня 22 и опускает его. занимая его место в матрице 10 с порошком. За счет того, что наружный диаметр эластичной оболочки 9 меньше на 0,6-1 мм диаметра плавающего стержня, осыпания шихты не происходит, что исключает неравномерность толщины стенки изделия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5. В 22 F 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829673/02 (22) 29,05.90 (46) 23.10,92. Бюл; В 39 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) К.А.Бабарицкий, Э,Я.Попиченко, M.LLI.Ãoëüäáåðã, В.П.Власенко, Э.А.Калинин, B.Â.Mèçþê, В.И.Венгер, Г.Е.Скороход и А.Н.Гаранчук (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1258614, кл. В 22 F 3/04, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ ПОЛЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВ

„„5U „„1770084 À1 (57) Устройство состоит иэ камеры высокого давления 6, перфорированного стержня 8 с эластичной оболочкой 9, матрицы 10, плавающего стержня 22, нижнего пуансона 18.

После загрузки порошка в матрицу 10 плита

1 опускается вниз, перфорированный стержень 8 своим торцом касается плавающего стержня 22 и опускает его, занимая его место в матрице 10 с порошком. 3а счет того, что наружный диаметр эластичной оболочки

9 меньше на 0,6-1 мм диаметра плавающего стержня, осыпания шихты не происходит, что исключает неравномерность толщины стенки иэделия. 1 ил.

1770084

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к уплотнению порошков с помощью жидкости, передающей давление, Известно устройство для гидростатиче- 5 ского прессования изделий из порошков. содержащее установленную на плите матрицу, пуансон. выталкиватель. камеру высокого давления, перфорированный стержень с эластичной оболочкой и плавающий стер- 10 жень Щ

Недостатком известного устройства является низкое качество изделий из-эа того, что диаметр перфорированного стержня с оболочкой равен диаметру плавающего 15 стержня. При замещении плавающего стержня перфорированным с эластичной оболочкой происходит перемещение прилегающих к оболочке слоев порошкового материала за счет сил трения, что приво- 20 дит к неравномерной по высоте толщине стенки детали.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для гидростатического прессования полых длинномерных изделий 25 из порошков, содержащем установленную на плите матрицу, руансон, выталкиватель, камеру высокого давления, перфорированный стержень с эластичной оболочкой и плавающий стержень, соосно установленный в 30 матрице, эластичная оболочка выполнена с наружным диаметром, меньшим диаметра плавающего стержня на 0,6-1 мм.

Выполнение эластичной оболочки с наружным диаметром, меньшим диаметра 35 плавающего стержня на 0,6-1 мм, позволяет исключить трение оболочки о слой порошка, что предотвращает перемещение порошка при замещении плавающего стержня перфорированным. Изделия получают- 40 ся с одинаковой толщиной стенки rrо высоте.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство для гидростатического 45 прессования полых длинномерных изделий; из порошков состоит иэ верхней 1, нижйей

2, промежуточной 3 и дополнительных перемещающихся в вертикальном направлении плит 4 и 5, последняя из которых является 50 плитой выталкивателя.

На верхней плите 1, прикрепленной к верхнему плунжеру пресса (на чертеже не указан), жестко закреплена камера высокого давления 6, плунжер 7 с перфорирован; 55 ным стержнем 8 и эластичной оболочкой 9.

На промежуточной плите 3 установлена матрица tO, засыпное устройство 11 и пневмоцилиндр 12. Снизу на плите 3 установлены источники вибрационных колебаний 13 (показаны условно), возбуждающие вертикальные и гасящие горизонтальные колебания, Промежуточная плита 3 установлена на направляющих 14 с пружинами 15 с возможностью перемещения до упора 16.

На подвижной плите 4, сидящей на упорах 17, установлен нижний пуансон 18. Неподвижная плита 2 через подставки 19 жестко скреплена с нижней плитой пресса (на чертеже не показано) и направляющими

14 с плитой 3. На плите 2 жестко закреплен стакан 20 с пружиной 21 и центральным плавающим стержнем 22. Плита выталкивателя 5 жестко закреплена на выталкивателе пресса 23 и волокнами 24 с подвижной промежуточной плитой 4.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в камеру 6 заливается жидкость (например, вода). Нижний пуансон 18 выталкивателем пресса 23, подвижной плитой 4, колонками 24 и плитой . выталкивателя 5 поднимается в крайнее верхнее положение. Кассета 11 с порошком

25, пневмоцилиндром 12 надвигается на матрицу 10. Включаются вибраторы. 13 и нижний пуансон 18 выталкивателем пресса

23 опускается в нижнее положение до упоров 17. (Время вибрирования зависит от технологических свойств порошка и определяется опытным путем). Вибраторы

13 выключаются, засыпное устройство 11 пневмоцилиндром 12 отодвигается и плита

1 с камерой высокого давления 6, плунжером 7, перфорированным стержнем 8 с предварительно установленной на нем эластичной оболочкой 9 (например, полиуретан, резина) плунжером пресса опускается.

Перфорированный стержень 8 своим торцом касается центрального плавающего стержня 22 и опускает его за счет сжатия пружины 21 до упоров цилиндра 20, занимая его место s матрице 10 с порошком 25.

Причем рабочая высота стакана равна рабочей высоте матрицы, Если рабочая высота стакана 20 будет больше рабочей высоты матрицы, то эластичная оболочка упрется в острие кромки пуансона и ее герметичность будет нарушена, если же рабочая высота стакана 20 будет меньше высоты матрицы, то упоры 26 не сядут на плиту матрицы 3 и не замкнут порошок в-матрице 10. При повышении давления перфорированная оболочка 9 выйдет из матрицы 10 и разрушится, Плунжер 7 упорами 26 садится на плиту 3 и перемещает ее до упоров 16. Ход плиты 3 составляет 0,5-7 мм для обеспечения виброуплотнения порошка 25 в матрице 10. При дальнейшем движении плунжера пресса вниз плунжер 7 перемещается относитель1770084

10

35 но камеры высокого давления 6. Жидкость по каналу поступает в стержень 8 и отжимает оболочку 9 к стенкам матрицы 10 в радиальном направлении. Таким образом, осуществляется прессование изделия из порошка, контролируемое по давлению в магистрали пресса (на чертеже не показано).

По окончании прессования плунжер пресса поднимается, пружина 27 синхронно перемещает плунжер 7 с перфорированным стержнем 8 относительно контейнера 6, давление падает и эластичная оболочка 9 за счет своей упругости прижимается к перфорированному стержню, а плавающий стержень 22 под действием пружины 21 устанавливается в первоначальное положение. Отпрессованная деталь нижним пуансоном 18, выталкивателем 23 выталкивается из матрицы 10 заподлицо с плитой 3, стержнем 22 и матрицей 10. Кассета 11 засыпного устройства, надвигаясь цилиндром 12, сталкивает деталь с матрицы и цикл прессования повторяется. На предлагаемом устройстве было проведено прессование изделий на разных режимах.

Пример 1. На предлагаемом устройстве использовались вибраторы, возбуждающие как горизонтальные, так и вертикальные колебания. Через 150 циклов включений была нарушена центровка плиты матрицы и устройство требовало ремонта, т.к. при горизонтальных колебаниях посадочные места плиты матрицы 3 увеличивались выше допустимого предела из-за соударений с колонками 14. Кроме того, уплотнение порошка в матрице до 60 плотности от теоретической требовало длительного (до 3 мин ) времени вибрирования.

fl р и м е р 2. Применялись вибраторы, возбуждающие вертикальные и гасящие горизонтальные колебания. При этом для уплотнения порошковой шихты до 60% плотности от теоретической потребовалось

0,5-1 мин. Колебания плиты 3 на пружинах

15 не приводили к нарушению посадочных мест из-за соударений с колонками 14.

Пример 3. Проводили прессование изделий трубчатой формы высотой 280 мм, наружным диаметром 160 мм и внутренним

13G мм. Виброуплотнение шихты до 60 плотности от теоретической проводилось вибраторами, возбуждающими вертикальные и гасящими горизонтальные колебания.

Применялся перфорированный стержень диаметром 100 мм с эластичной оболочкой с толщиной стенки 5 мм. Диаметр плавающего стержня определялся по формуле бст. бдф. + 2t+.k ) где басф.ст. — диаметр перфорированного стержня, 100 мм;

t — толщина стенки эластичной оболочки, 5мм; к — поправочный коэффициент, равный

0,6-1.

Результаты прессований по каждому режиму приведены в таблице..

В первом случае k = О, тогда диаметр плавающего стержня равнялся бст. = бпф.ст. + 2 = 100 + 10 = 110 мм, т.е. диаметр плавающего стержня был равен диаметру перфорированного стержня с эластичной оболочкой, как у прототипа. В этом случае при замещении плавающего стержня перфорированным происходит за счет сил трения об эластичную оболочку перемещение слоев шихты вниз, увеличение объема порошковой шихты в нижней части изделия и, как следствие, получение толщины стенки нижней части изделия на 5-7% выше верхней части. Прессование изделий с применением плавающего стержня, диаметр которого был определен по вышеприведенной формуле с учетом поправочного коэффициента k = 0,6:0,8 и 1 и равного соответственно 110,6 мм, 110,8 мм и 111 мм, позволило разброс разнотолщинности по высоте уменьшить до 2,5; 1,8 и 1,7% соответственно за счет наличия зазора между внутренней поверхностью виброуплотненной шихты и наружной стенкой эластичной оболочки, равного 0 3; 0,4 и 0,5 мм на сторону соответственно. Применение коэффициента k = 0,4 не обеспечивает необходимого зазора между шихтой и злачтичной оболочкой, приводит к их соприкосновению в отдельных местах, осыпанию шихты и, как следствие, к разбросу толщины стенки по высоте до 4-5%.

Применение плавающего стержня с диаметром, определенным по формуле с поправочным коэффициентом k = 1,2 (диаметр стержня 111,2 мм). Из-за уменьшения толщины засыпки при незначительных колеба- . ниях технологических параметров в пределах разрешающей способности имеющего в стране оборудования, приводит к отклонению размеров изделий от заданных, снижению выхода годного до 60-70 . Уст-: ройство позволяет повысить производительность процесса прессования за счет автоматизации операции засыпки и съема детали, совмещения операций засыпки порошка и его виброуплотнителя и также лик-. видации потерь времени на работу гидростанции и гидроцилиндров в 2 — 3 раза.

Кроме того, виброуплотнение порошка в матрице и больший диаметр плавающего стержня по отношению к перфорированно1770084 из порошков, содержащее установленную на плите матрицу, пуансон, выталкиватель, камеру высокого давления, перфорированный стержень с эластичной оболочкой и пла-.

5 вающий стержень, соосно установленный в матрице, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества изделий, эластичная оболочка выполнена с наружным диаметром, меньшим диаметра плавающе-.

10 го стержня на 0,6-1 мм. му с эластичной оболочкой позволяет получать изделия заданной геометрической формы без разноплотности Ll разбросом толщины стенки изделия по высоте, не превышающем 2,5% (по прототипу эта цифра составляет до 7 ). Выход годного при прессовании в предлагаемом устройстве составляет 95% (по прототипу — до 80%).

Формула изобретения

Устройство для гидростатического прессования полых длинномерных изделий

Диаметр пла 4>a>4>>le" го стерж" нл> ии

Разброс топцины стенки ло высоте, В

Значения поправочного коэффициента

"к" в формуле

1 -1, + 2с+1, Тол>цика стенки изделия> мм

Оыход годного, ф

Диаметр лер" форированного стержня с эластичной оболочкой

414>ср.4с + 2Снм середина. низ верх

14,9-15,3

15,0" 15 2

15,5"15,9 6-7

1S,4-15,7 4-5

14 6-15 0

114,8-iS,i

14 9-15 1

14,9-15,1

14,9"15 1

14,6"15,1

110

110

15, 2-15, 5

15, 2- 15,4

15, 1-15,3 ,14,8-15,3

2,1-2>5

1,8-1 9

1,6-1,7

1,5"4,8

15,0-15,2

15,1-15,3

1iO

110

15,0- 15,3

14,6-15,3

»0

11О

Составитель В.Ермаченков

Техред M.Moðãåíòàë Корректор M.Ïåòðoâà

Редактор

Заказ 3699 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Мрсква, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0,4

0,6 о,8

1,0

1,2

i1O

»0,4

»0,6

110,8

111,0

»1,2

75"80

85-90

89-92

92-94

95-96

60470