ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ШТАБИКОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок (штабиков) квадратного сечения, преимущественно из порошков вольфрама и молибдена без присадок и с присадками оксидов тория, лантана и иттрия.
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.
Основным недостатком указанной пресс-формы является заклинивание штабика в полости пресс-формы по его длине за счет упругого последействия спрессованного штабика на торцовые части полости пресс-формы. Извлечение такого штабика из полости ведет к его разрушению или образованию в штабике дефектов, например, в виде трещин и расслоев. Выход годных штабиков, полученных прессованием в описанной пресс-форме не превышает 50%.
Вторым недостатком этой пресс-формы является ограниченная длина штабиков, их марочный состав.
Третий недостаток заключается в том, что максимальное активное усилие от пуансона прикладывается только к верхней горизонтальной грани штабика, на нижней горизонтальной грани реактивное усилие будет меньше активного, а на боковых гранях реактивные усилия будут меньше реактивного усилия на нижней грани. Разные по величине усилия, действующие на гранях штабика, приведут к разным физико-механическим свойствам на гранях спрессованного штабика, а также к дефектам, например, в виде расслоений, как на штабиках после прессования, спекания и сварки, так и на готовых прутках и проволоке после обработки давлением штабиков.
К недостаткам указанной пресс-формы можно отнести затрудненную засыпку порошка в пресс-форму.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является пресс-форма для прессования штабиков из порошков тугоплавких материалов, содержащая вертикальный пуансон, две боковины с подпружиненными вставками, образующие полость для засыпки порошка (2). Имеется горизонтальный пуансон, соединенный с одной из боковин. Боковины выполнены с наклонными под углом π/4 к боковой вертикальной поверхности стола рабочими поверхностями.
При прессовании в этой пресс-форме полностью устраняется заклинивание штабика после прессования, так как снятие горизонтального и вертикального усилий приводит к раскрытию пресс-формы. Расширяется размерный ряд и марочный состав получаемых штабиков из порошков вольфрама и молибдена. Повышается однородность плотности и физико-механических свойств штабиков так как активные усилия действуют на две смежные грани, а на две противолежащие грани действуют реактивные усилия.
Недостатками данной пресс-формы является сложность конструкции и образование воздушных пробок при засыпке порошка.
Так как засыпка порошка в указанной пресс-форме выполняется в направлении длины штабика, которая в десятки раз превышает размер сторон штабика. При такой большой высоте засыпки порошка повышается вероятность образования в засыпанном порошке воздушных пробок, что ведет к браку, который достигает по этой причине 25%.
Сложность конструкции заключается в наличии в ней горизонтального пуансона, сложной формы боковин с выемками, в которых установлены подпружиненные вставки, в установке боковин в корпусе специального устройства, закрепленного на столе пресса. Конструкция данной пресс-формы обуславливает и высокую трудоемкость ее сборки и разборки.
Задачей предлагаемого решения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции и устранение воздушных пробок в засыпанном порошке.
Поставленная задача решается тем, что в пресс-форме для прессования штабиков, содержащей вертикальный пуансон, две боковины, образующие полость для засыпки порошка квадратного сечения, согласно предлагаемому решению, полость для засыпки порошка расположена своей диагональю по оси вертикального пуансона и нижняя половина полости выполнена в состыкованных в вертикальной плоскости боковинах, а верхняя - в вертикальном пуансоне, при этом в горизонтальной плоскости полость образует калибр со скосами от мест стыка боковин к горизонтальной оси симметрии калибра под углом π/4.
В предлагаемой пресс-форме исключается существующий в указанном выше аналоге горизонтальный пуансон и вставки, упрощается форма боковин. Сокращение числа деталей упростит конструкцию пресс-формы, снизит трудоемкость ее обслуживания.
Так как засыпка порошка в данной пресс-форме осуществляется при горизонтальном расположении ее продольной оси и по ширине равной диагонали штабика улучшаются условия засыпки, снижается высота засыпки, что исключает образование воздушных пузырьков.
Отклонение угла скоса калибра от угла π/4 приводит
Предлагаемая пресс-форма изображена на фиг.1-3, где на фиг.1 показан вид в плане пресс-формы, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1 до прессования штабика, на фиг.3 - сечение А-А в момент прессования штабика.
Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1, двух боковин 2 и 3, образующих полость 4 для засыпки порошка квадратного сечения. Полость 4 расположена своей диагональю по оси вертикального пуансона 1. Боковины 2, 3 состыкованы в вертикальной плоскости 5. Нижняя половина полости 4 выполнена в состыкованных боковинах 2, 3, а верхняя - в вертикальном пуансоне 1. В горизонтальной плоскости полость 4 образует калибр 6 со скосами 7, расположенными под углом α=π/4 к горизонтальной оси 8 симметрии. Боковины 2, 3 состыкованы с помощью пальцев 9.
Пресс-форма работает следующим образом.
В полость 4 пресс-формы после сборки с помощью пальцев 9 боковин 2, 3 по вертикальной плоскости 5 засыпают порошок, устанавливают вертикальный пуансон 1. Включают пресс (на черт. не показан). Вначале перемещается горизонтальный плунжер пресса (его усилие обозначено на чертеже Рг), а затем вертикальный плунжер (его усилие обозначено Рв), который воздействует на вертикальный пуансон 1. Находящийся в полости 4 порошок прессуется боковинами 2, 3, вертикальным пуансоном 1. В процессе прессования штабика на две его верхние смежные грани действуют от пуансона 1 нормальные активные удельные усилия Ра, а на две другие противолежащие грани - реактивные нормальные усилия Рр, близкие по величине к Ра. После прессования отводятся вертикальный и горизонтальный плунжеры пресса. Отводится вертикальный пуансон 1. При этом спрессованный штабик освобождается благодаря сил упругого последействия самого спрессованного штабика, возникающих на наклонных под углом π/4 к оси симметрии 8 скосах 7 калибра 6.
Согласно предлагаемому решению были изготовлены штабики из вольфрама марки ВА размером сечения 15×15 мм и длиной 300 мм.. Затруднений при сборке и разборке пресс-формы не было. Производительность указанных операций возросла в 2-5 раз. Заклинивания в полуполостях пресс-формы после прессования 10 штабиков не наблюдалось. Отсутствовал брак штабиков по расслою при дальнейшей обработке давлением.
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. Патент №2373025 РФ, Устройство для прессования заготовок из порошков тугоплавких металлов, МПК B22F 3/02, от 20.11.2009.