УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХОЛОДНОГО ФОРМОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, а именно, к устройствам для прессования изделий из порошков и полуфабрикатов, преимущественно, из трудно деформируемых порошковых материалов, таких как металлокерамика, керметы и керамика.
Известно устройство для прессования изделий из порошка, включающее матрицу, выполненную в виде шести формующих элементов, состыкованных между собой и снабженных приводом их радиального перемещения, верхний кольцевой пуансон, пуансон, выталкиватель. Пуансоны установлены в центральных отверстиях зажимных плит (Федорченко И.М., Андриевский Р.А. Порошковая металлургия. Киев: Наукова думка, 1963. - с.197, рис.103). Недостатком данного устройства является неравномерная плотность заготовки по высоте и сечению и недостаточная плотность по объему.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для холодного формования заготовок из порошковых материалов, содержащее матрицу, выполненную в виде состыкованных формующих элементов, установленных в одной плоскости и снабженных приводом их радиального перемещения, зажимающие плиты с центральными отверстиями, в которых установлены верхний и нижний пуансоны (RU 2040368, МПК B22F 3/02, заявл. 01.03.1993. опубл. 27.07.1995). Формующие элементы смонтированы в обойме, выполненной с клиновыми поверхностями, сопряженными с соответствующими клиновыми поверхностями, выполненными на формующих элементах матрицы. Обойма снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси матрицы, при этом каждый формующий элемент подпружинен относительно обоймы. Однако данное устройство не обеспечивает равномерной плотности заготовок по высоте и сечению, а также по объему заготовки.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение плотности и увеличение ее равномерности по высоте при получении заготовок из порошков трудно деформируемых материалов, преимущественно, металлокерамики, керметы и керамики.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для холодного формования заготовок из порошковых материалов, содержащем матрицу, выполненную в виде состыкованных формующих элементов, установленных в одной плоскости, снабженных приводом их радиального перемещения, зажимающие плиты с центральными отверстиями, в которых установлены верхний и нижний пуансоны, формующие элементы смонтированы в обойме, выполненной с клиновыми поверхностями, сопряженными с соответствующими клиновыми поверхностями, выполненными на формующих элементах матрицы, обойма снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси матрицы, при этом каждый формующий элемент подпружинен относительно обоймы, согласно предложению, формующие элементы матрицы оснащены выступами прямоугольного сечения, выполненными заодно целое с упомянутыми элементами, которые установлены на промежуточных вставках, подпружиненных относительно втулки прямоугольного сечения, охватывающей нижний пуансон, при этом промежуточная вставка и втулка оснащены ходоограничителями.
Оснащение формующих элементов выступами прямоугольного сечения, выполненными заодно целое с упомянутыми элементами, которые упираются в промежуточные вставки, подпружиненные относительно втулки прямоугольного сечения, охватывающей нижний пуансон, и установка ходоограничителей позволяет повысить плотность заготовки из порошкового материала и равномерность распределения порошка по высоте и сечению.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 дана схема устройства; на фиг.2 - устройство в разрезе; на фиг.3 - вид А устройства на фиг.2; на фиг 4 - вид Б устройства на фиг.3.
Устройство содержит матрицу, выполненную, например, из четырех состыкованных формующих элементов 1, которые установлены в одной плоскости и смонтированы в обойме 2. Обойма 2 имеет конические поверхности 3, сопряженные с соответствующими коническими поверхностями 4, выполненными на формующих элементах 1 матрицы. Матрица установлена между зажимными плитами 5, 6, соединенными между собой колонками 7 и винтом 8. В центральных отверстиях зажимных плит 5 и 6 расположены верхний пуансон 9 и нижний пуансон 10. Обойма 2 снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения 11 вдоль оси матрицы. Каждый формующий элемент матрицы 2 подпружинен относительно обоймы упругим элементом 12, выполненным в виде, например, пружины. Рабочие поверхности матрицы образуют рабочую полость 13 для засыпки порошка. Снизу формующие элементы матрицы оснащены выступами прямоугольного сечения 14, выполненными заодно целое с упомянутыми элементами 1 и которые упираются в промежуточные вставки 15, подпружиненные относительно втулки 16 прямоугольного сечения, охватывающей нижний пуансон 10. Промежуточная вставка и втулка оснащены ходоограничителями 17, между которыми установлена пружина 17.
Устройство работает следующим образом.
Порошок засыпают в рабочую полость 13, образованную рабочими поверхностями формующих элементов 1 матрицы и рабочей поверхностью нижнего пуансона 10. Включается привод пресса (на чертеже не указан). Верхний пуансон 9, перемещаясь вниз, уплотняет (прессует) порошок. После это включается привод возвратно-поступательного перемещения 11 обоймы 2, которая, перемещаясь вверх, своими коническими поверхностями 3 воздействует на конические поверхности 4 формующих элементов 1 матрицы, сдвигая их в радиальном направлении. При этом выступы прямоугольного сечения 14, выполненные заодно целое с формующими элементами 1 матрицы, упираясь в прямоугольные вставки 15, начинают вертикальное перемещение вниз, сжимая при этом пружину 18, установленную между вставкой 15 и втулкой 16. В результате этого обеспечивается многостороннее нормальное обжатие и сдвиг порошка в направлении, перпендикулярном осевому приложению усилий. При этом прессование проходит в режиме «плавающей матрицы» за счет одновременного совпадения перемещения порошка и элементов матрицы после входа верхнего пуансона в полость, что позволяет обеспечить равномерное распределение плотности прессовки по ее высоте.
Затем пуансон 10 перемещают в осевом направлении вверх. После чего возвращают в верхнее положение пуансон 9 и приводом 11 в исходное положение обойму 2. Формующие элементы возвращаются в исходное положение под действием упругого элемента 12. Расстояние между зажимными плитами 5 и 6 регулируются винтом 8 и колонками 7. После удаления заготовки в исходное положение возвращается пуансон 10.
2
3
С помощью предлагаемого устройства были изготовлены квадратные изделия из керамического порошка магнитотвердого материала феррита BaO·6FeO. Осевые усилия имели величину от 200 до 500 МПа. Боковые нормальные усилия имели величину от 100 до 300 МПа. Конические поверхности обоймы и формующих элементов матрицы выполнены под углом 15°.
Как показали исследования, плотность полученных квадратных заготовок 10×10×10 мм составила 90% от теоретической при равномерном ее распределении по высоте и сечению.
Предлагаемое устройство целесообразно применять для хрупких керамических порошковых материалов: ферриты, оксидная, карбидная, нитридная керамика, твердосплавные порошки, порошки керметов на основе карбида титана и других высокотемпературных соединений.