ПРЕСС ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ НА РАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ

Пресс одностороннего действия для электроимпульсного нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия.
Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к прессам одностороннего действия для электроимпульсного нанесения покрытий из порошковых материалов, и может быть использована для производства режущего и штампового инструмента.
2
4
7
-3
-5
Известен способ электроимпульсного нанесения покрытий из порошка, реализуемый приведенным в описании прессом, который включает в себя размещение на покрываемой поверхности слоя легированного порошка на основе железа или никеля, например инконеля, крупностью 50-300 мкм и слоя порошка покрытия и спекания под давлением 0,5-5 Т/см путем пропускания импульса тока плотностью 10-10 А/см2 и длительностью 10-10 с (авторское свидетельство СССР № 1040693, МКИ B22F 7/04, 1983 г.).
Недостатком способа и пресса является высокий уровень остаточных термических напряжений в получаемом изделии, что существенно снижает эксплуатационные характеристики последнего.
Известен способ электроимпульсного нанесения покрытий из порошка, включающий размещение на покрываемой поверхности слоя легированного порошка на основе железа или никеля крупностью 50-300 мкм, слоя порошка покрытия и спекание под давлением путем пропускания импульсов тока. В данном способе с целью снижения уровня остаточных напряжений общую длительность процесса нанесения покрытия устанавливают из определенных соотношений (С.В. Новиков и др., Научные основы электроимпульсной технологии нанесения твердосплавных покрытий из порошковых материалов на режущий и прессовый инструмент, Упрочняющие технологии и покрытия, М., Машиностроение, 2015, №5 (125), с. 25). В описании к способу раскрыта принципиальная конструкция пресса одностороннего действия для электроимпульсного нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия, содержащий стол, установленную неподвижно на нем неэлектропроводную матрицу с полостью, ползун с размещенным в нем подвижным относительно матрицы электродом-пуансоном и импульсный источник тока, один из полюсов которого соединен с упомянутым электродом-пуансоном. Указанный пресс принят за прототип, как в наибольшей степени совпадающий с заявленным техническим решением как в части конструктивного исполнения, так и по достигаемому техническому результату.
Недостатком известного пресса для электроимпульсного нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия является высокая шероховатость поверхности наносимого покрытия вследствие «искрения» и неустойчивых процессов вязкопластического течения материала покрытия в зоне контакта движущегося электрода-пунсона с ответной поверхностью с материалом покрытия в процессе прохождения импульса электрического тока.
Задачей полезной модели является исключение негативного воздействия движущегося электрода-пуансона на чистоту поверхности наносимого покрытия.
Технический результат - повышение качества покрытия.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что пресс одностороннего действия для электроимпульсного нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия, содержащий стол, установленную неподвижно на нем неэлектропроводную матрицу с полостью, ползун с размещенным в нем подвижным относительно матрицы электродом-пуансоном и импульсный источник тока, один из полюсов которого соединен с упомянутым электродом-пуансоном, снабжен подключенным ко второму полюсу импульсного источника тока электродом-пуансоном, неподвижно установленным на столе совместно с матрицей с возможностью формирования его рабочей поверхностью наносимого на изделие порошкового покрытия, при этом подвижный электрод-пуансон выполнен с возможностью размещения в нем упомянутого изделия.
Полезная модель поясняется изображениями, на которых представлены:
на Фиг. 1 - принципиальная конструкция заявленного пресса одностороннего действия;
на Фиг. 2 - схема течения материала покрытия в прессе по прототипу;
на Фиг. 3 - схема течения материала покрытия в заявленном прессе.
Пресс одностороннего действия для электроимпульсного нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия в соответствии с изображением на Фиг. 1 включает следующие основные элементы:
1 - матрица;
2 - неподвижный электрод-пуансон;
3 - подвижный электрод-пуансон;
4 - стол пресса одностороннего действия;
5 - ползун пресса одностороннего действия;
6 - изделие.
Согласно полезной модели, матрица 1 совместно с неподвижным электродом-пуансоном 2 с ответной поверхностью, предназначенной для формирования рабочей поверхности наносимого на изделие 6 покрытия, неподвижно устанавливаются на столе 4 пресса одностороннего действия так, что ответная поверхность электрода-пуансона 2, предназначенная для взаимодействия с наносимым покрытием, размещена в полости матрицы 1 оппозитно размещенному на ползуне 5 пресса подвижному электроду-пуансону 3 с установленным в нем изделием 6.
Заявленный пресс одностороннего действия для нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия работает следующим образом.
2
6
2)
На неподвижный электропроводный электрод-пуансон 2 с ответной поверхностью, выполненный из тугоплавкого металла, например, молибдена, рабочая/ответная поверхность которого обработана до требуемой шероховатости поверхности, надевается неэлектропроводная матрица 1, например, из керамики. В матрицу засыпается порошок покрытия 7 из твердого сплава ВК-10 и порошок прослойки 8 из железного порошка ПЖ2М3. Эту сборку помещают на неподвижный (в смысле рабочего хода) стол 4 пресса одностороннего действия, пуансон 2 соединяют с одним из полюсов импульсного источника тока 9. После этого в матрицу 1 перемещением ползуна 5 пресса заводят электрод-пуансон 3 с размещенным в нем изделием 6. При этом электрод-пуансон 3 подключен ко второму полюсу импульсного источника тока 9. Далее к электроду-пуансону 3 посредством ползуна 5 пресса прикладывают давление (в нашем случае - 2,5 Т/см), которое поддерживают и во время пропускания импульса тока. После чего пропускают импульс электрического тока (в нашем случае - 10 А/см. Общую длительность процесса устанавливают, исходя из соотношений, приведенных в прототипе, что составляет 1 с. В результате происходит уплотнение порошка покрытия за счет его разогрева и одновременного перемещения электрода-пуансона 3 совместно с изделием 6 относительно матрицы 1. При этом порошковое покрытие прочно соединяется с изделием 6, а со стороны неподвижного электрода-пуансона 2 наносимое покрытие получается с шероховатостью практически как у специально подготовленной ответной поверхности неподвижного электрода-пуансона 2. При этом фактором, определяющим шероховатость поверхности R, является величина h перемещения частиц покрытия в зоне ее формирования, или, используя математическое выражение, R=f(h). Из представленной диаграммы видно, что для неподвижного электрода-пуансона 2 с ответной поверхностью (соответствует заявленному техническому решению) h=0, в то время как для подвижного электрода-пуансона с ответной поверхность (соответствует прототипу) h=Δh, где Δh, - разность между высотой порошковой засыпки и высотой получаемого покрытия. Это подтверждается экспериментально полученными данными. Так, при нанесении покрытия из порошка твердого сплава ВК-10 на торец изделия - стального пуансона для холодного прессования порошков - заявленным штампом были получены покрытия с чистотой поверхности по 11-12 классу чистоты (шероховатость R=0,06-0,02 мкм) при чистоте поверхности электрода-пуансона с ответной поверхностью, выполненной по 12 классу (R=0,02 мкм). В то же время при чистоте рабочей поверхности электрода-пуансона с ответной поверхностью, выполненной с шероховатостью 12 класса, при применении штампа по прототипу покрытие имело чистоту поверхности по 7-8 классу (R=0,26-0,85 мкм).
Таким образом, использование предлагаемого пресса одностороннего действия позволяет существенно повысить качество поверхности наносимого покрытия.
Изложенное свидетельствует о том, что поставленная задача - исключение негативного воздействия движущегося электрода-пуансона на чистоту поверхности наносимого покрытия - решена, а заявленный технический результат - повышение качества покрытия - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области порошковой металлургии, в частности, к прессам одностороннего действия для нанесения покрытий из порошковых материалов, и может быть использована для производства режущего и штампового инструмента;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и/или известных из уровня техники средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.