ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ШТАБИКОВ ИЗ ПОРОШКОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок (штабиков) квадратного и других сечений из порошков вольфрама и молибдена без присадок и с присадками нанопорошков тория, лантана и иттрия, а также из порошков тантала, циркония и других металлов.
Известна пресс-форма для прессования штабиков квадратного сечения от 6×6 до 25×25 мм длиной от 200 до 600 мм из порошков вольфрама (1). Пресс-форма состоит из вертикального пуансона, двух боковин, четырех пальцев, двух пружинных стяжек для прижатия боковин друг к другу. В одной из боковин выполнена полость для засыпки порошка. На торцовых частях этой боковины запрессовано по два пальца, входящих в отверстия второй боковины. Пресс-форма устанавливается на специализированный гидравлический пресс с вертикальным и горизонтальным цилиндрами.
Для удаления воздуха из засыпки порошка в процессе прессования между боковыми поверхностями пуансона устанавливается зазор, не превышающий 0,015 мм. При превышении этого зазора более 0,015 мм частицы порошка попадают в этот зазор и пресс-форма заклинивается. Уменьшение этого зазора приводит к тому, что весь воздух из порошка не удаляется, что ведет к расслоениям на заготовках (штабиках) после прессования, после спекания или после обработки давлением.
Вторым недостатком указанной пресс-формы является заклинивание штабика в полости пресс-формы по его длине за счет упругого последействия спрессованного штабика на торцевые части полости пресс-формы. Извлечение такого штабика из полости ведет к его разрушению или образованию в штабике дефектов, например, в виде микро и макротрещин. Выход годных штабиков, полученных прессованием в описанной пресс-форме не превышает 50%. Для извлечения штабика из полости пресс-форма разбирается путем разделения боковин.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является пресс-форма для прессования штабиков из порошков вольфрама и молибдена (2), содержащая вертикальный пуансон, подкладку, две боковины, две торцовые пластины и пальцы, связывающие боковины и торцовые пластины между собой. Боковины, торцовые пластины и подкладка образуют полость для засыпки порошка. Для удаления воздуха из засыпки порошка в процессе прессования предусмотрен зазор между боковыми поверхностями пуансона, боковинами и торцовыми пластинами, не превышающий 0,015 мм.
Преимущество этой пресс-формы по сравнению с указанной выше пресс-формой заключается в том, что после прессования пресс-форма разбирается, т.е. торцовые пластины освобождают штабик от заклинивания.
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что полностью удалить воздух из порошка в процессе прессования не удается, поскольку скорость перемещения пуансона во время прессования на специализированных гидравлических прессах с боковым зажимом достаточно высока, например, на прессе модели D1037 скорость достигает 4,5 м/с (3). При такой скорости почти все штабики расслаиваются, особенно сечением 20×20 мм и более, что ограничивает сортамент штабиков и приводит к их браку.
Задачей предлагаемого решения является устранение указанных недостатков, а именно расширение сортамента и повышение качества штабиков.
Поставленная задача решается тем, что в пресс-форме для прессования штабиков, содержащей вертикальный пуансон, подкладку, две боковины, состыкованные с двумя торцовыми пластинами, образующими полость для засыпки порошка, согласно предлагаемому решению, вертикальный пуансон состоит из верхней и нижней частей и нижняя часть выполнена с хвостовиком, установленным в паз верхней части пуансона, при этом высота хвостовика h=(0,6÷0,7)Н, длина l=(0,7÷0,8)L, ширина b=(0,3÷0,4)В, где соответственно Н, L, В - высота, длина и ширина пуансона, а между верхней и нижней частями пуансона установлены упругие элементы с коэффициентом сжимаемости 2500÷2800 МПа.
Указанные конструктивные особенности пресс-формы позволяют снизить скорость прессования в начальный период уплотнения заготовки, а за счет этого достичь более полное удаление воздуха из уплотняемого порошка. При этом расширится сортамент получаемых штабиков до сечений 40×40 мм и более, повысится их качество за счет устранения макро- и микрорасслоений.
в
в
Упругие элементы выбирают из условия, что максимальное усилия сжатия их равно 0,8 P, где P - усилие на пуансоне в момент окончания прессования. Материалом для них служит, как правило, полиуретан. Увеличение коэффициента сжимаемости более 2800 МПа время для выхода воздуха уменьшается, что способствует расслоению штабиков. При меньшем значении коэффициента сжимаемости усилия прессования будет недостаточно для полного уплотнения штабиков. Упругие элементы при сборке пуансона приклеиваются к контактным поверхностям с помощью эпоксидной смолы.
Увеличение высоты хвостовика h более 0,7Н, длины l более 0,8L и ширины b более 0,4 В технологически нецелесообразно, уменьшение названных размеров менее заявляемых снизит надежность работы пресс-формы.
Предлагаемая пресс-форма изображена на фиг.1-3, где на фиг.1 показан вид сбоку на пресс-форму, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1 до прессования штабика, на фиг.3 - сечение А-А в конечный момент прессования штабика.
Пресс-форма состоит из вертикального пуансона, состоящего из нижней части 1 и верхней части 2. Нижняя часть 1 выполнена с хвостовиком 3, установленным в паз верхней части 2 пуансона. Высота хвостовика 3 h=(0,6÷0,7)H, длина l=(0,7÷0,8)L, ширина b=(0,3÷0,4)В, где H, L, В соответственно высота, длина и ширина пуансона. Между нижней и верхней частями 1, 2 пуансона установлены упругие элементы 4. Имеются боковины 5, 6, торцовые пластины 7, 8, подкладка 9, образующие полость 10 для засыпки порошка.
Пресс-форма работает следующим образом.
В полость 10 пресс-формы засыпают порошок, устанавливают состоящий из нижней и верхней частей 1, 2 вертикальный пуансон. Включают пресс (на черт. не показан). Вначале перемещается горизонтальный плунжер пресса (его усилие обозначено на чертеже Pг), а затем вертикальный, плунжер (его усилие обозначено Pв), который воздействует на верхнюю часть 2 вертикального пуансона, которая начинает перемещаться вниз, воздействуя через упругие элементы 4 на нижнюю часть 1 вертикального пуансона. Находящийся в полости 10, образованной боковинами 5, 6, подкладкой 9 и торцовыми пластинами 7, 8 порошок прессуется. Хвостовик 3 при движении пуансона не дает отклоняться от вертикальной оси нижней части 1 пуансона. За счет упругих элементов 4 скорость перемещения пуансона замедляется, что способствует выходу воздуха из уплотняемого порошка.
ж
3
Согласно предлагаемому решению были изготовлены штабики из порошка вольфрама марки ВА сечением 30×30 мм и длиной 400 мм. Уплотнительные элементы были изготовлены из полиуретана марки СКЦ-ПФА с коэффициентом сжимаемости К=2800 МПа. Плотность штабиков находилась в пределах 17,8-18,1 г/см, что соответствует техническим условиям ОАО «Победит». Расслоений на штабиках не обнаружено.
Заявляемая конструкция пресс-формы найдет свое применение в порошковой металлургии при производстве штабиков из порошков тугоплавких металлов преимущественно вольфрама и молибдена, применяемых для получения прутков и проволоки для электронной и элетротехнической промышленностей.
Источники информации:
1. К.Дж. Смителлс. Вольфрам. М.: Металлургия, 1958, с.125-130, рис.30.
2. Г.И. Абашин, Г.М.Погосян. Технология получения вольфрама и молибдена. М.: Металлургия, 1960, с.124-126, рис.42.
3. В.И.Трусковский, Л.А.Барков, В.К.Плотников. Челябинск: Металл, 1994, с.52-54.