ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок и изделий, преимущественно квадратного и прямоугольного сечений из порошков на основе углерода.
Известна пресс-форма для прессования углеродных порошков, содержащая цельную матрицу, упорную плиту и вертикальный пуансон (И.В.Темкин, Производство электроугольных изделий, Москва, «Высшая школа», с.88, рис.46а).
Недостатком указанной пресс-формы является низкая плотность получаемых изделий в результате одностороннего сжатия порошка, когда наблюдается неравномерность деформации по высоте прессовки и недостаточное количество выпускаемого воздуха и газов из прессуемого порошка.
Несколько повышает плотность за счет схемы всестороннего сжатия наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемой пресс-форма для прессования порошка, содержащая матрицу, верхний и нижний пуансоны (Авторское свидетельство СССР №707693, Пресс-форма для прессования порошка, МПК B22F 3/02, от 05.01.80). Матрица установлена в корпусе и состоит из четырех боковин (стенок). Одна из боковин смонтирована в корпусе неподвижно. Три другие боковины выполнены с пазами с возможностью перемещения с помощью пружин, размещенных в пазах боковин и верхнего пуансона, и клиньев. Одна пара смежных боковин матрицы установлена с прилеганием к боковой поверхности пуансона и к торцовой поверхности верхнего пуансона, другая пара смежных боковин матрицы установлена с прилеганием к боковой поверхности верхнего пуансона и к торцовой поверхности нижнего пуансона.
Недостатком наиболее близкого аналога является сложность конструкции, а также низкая плотность получаемых изделий ввиду недостаточного выпуска воздуха и газов из прессуемого порошка. В данной пресс-форме выпуск воздуха осуществляется однократно в процессе действия вертикального пуансона.
Задачей предлагаемого решения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции и повышение плотности получаемых изделий.
Поставленная задача решается тем, что в известной пресс-форме, содержащей вертикальный пуансон, матрицу, установленную в корпусе и состоящую из четырех боковин, одна из которых установлена в корпусе неподвижно, образующих замкнутую четырехгранную полость, а также механизм изменения размеров четырехгранной полости, согласно предлагаемому решению, она снабжена горизонтальным пуансоном, а механизм изменения размеров четырехгранной полости выполнен в виде двуплечих рычагов, ось которых закреплена в корпусе, и первое плечо которых контактирует с одной из боковин, прилежащих к неподвижной боковине, а второе плечо связано с боковиной, противолежащей неподвижной боковине, посредством противоположной контактирующей с первым плечом рычага боковиной, при этом между горизонтальным пуансоном и контактирующими с плечами рычага боковинами, а также между корпусом и контактирующей со вторым плечом боковиной смонтированы упругие элементы.
Выполнение механизма изменения размеров четырехгранной полости в виде рычагов, соединенных с боковинами заявляемым образом, позволит сократить количество деталей пресс-формы, что упростит ее конструкцию. Снабжение заявляемой пресс-формы горизонтальным пуансоном дает возможность при приложении горизонтального усилия Рг предварительно в открытой пресс-форме формовать порошок в двух взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. его осуществить предварительную подпрессовку порошка. Это предварительное формование засыпки порошка позволяет удалить из нее большую часть адсорбированных к частицам порошка газов атмосферы, а также при последующем прессовании засыпки вертикальным пуансоном избежать образования в заготовках воздушных пробок, тем самым, увеличить их плотность и прочность, устранить дефекты заготовок в виде расслоений. Уменьшение адсорбированных газов в засыпке позволяет увеличить скорость прессования заготовок. Так, вместо пресса модели К25.033 со скоростью прессования 4,2 мм/с можно использовать пресс модели D 1037 со скоростью прессования 4,5 мм/с, что повысит производительность пресс-формы.
Предлагаемая пресс-форма изображена на фиг.1-4, где на фиг.1 показан общий вид пресс-формы после засыпки порошка, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1 перед подпрессовкой порошка, на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1 после подпрессовки, на фиг.4 - показан общий вид пресс-формы в момент окончания прессования.
Пресс-форма состоит из корпуса 1, установленного на плиту 2. В корпусе 1 размещена матрица, выполненная из четырех боковин 3, 4, 5, 6, образующих четырехгранную полость 7. Боковина 3 смонтирована в корпусе 1 неподвижно. Пресс-форма снабжена вертикальным пуансоном 8 и горизонтальным пуансоном 9. Механизм изменения размеров полости 7 состоит из двуплечих рычагов 10, закрепленных в корпусе на оси 11. Первое плечо 12 рычага 10 контактирует с боковиной 4, прилежащей к неподвижной боковине 3. Второе плечо 13 связано с боковиной 6, противолежащей неподвижной боковине 3 посредством боковины 5, противоположной контактирующей с первым плечом 12 рычага 10 боковиной 4. Между горизонтальным пуансоном 9 и боковинами 4,5, контактирующими с плечами 12, 13 рычага 10 смонтированы упругие элементы 14. Между корпусом 1 и контактирующей со вторым плечом рычага боковиной расположены упругие элементы 15.
Пресс-форма работает следующим образом.
После сборки пресс-формы на стол специализированного пресса устанавливают корпус 1 пресс-формы с плитой 2. После чего в полость 7, образованную боковинами 3, 4, 5, 6 и плитой 2 засыпается порошок. Затем перемещают горизонтальный плунжер (на черт. не показан), передающий усилие Рг на горизонтальный пуансон 9, который, в свою очередь, воздействуя на боковину 6 и сжимая упругие элементы 14, перемещает боковину 5. Боковина 5, контактируя с плечом 13 рычага 10, поворачивает его относительно оси 11. При этом плечом 12 рычаг 10 перемещает боковину 4. Происходит уменьшение размеров четырехгранной полости 7 для засыпки порошка при сохранении ее замкнутости и предварительная подпрессовка засыпки. После предварительного формования порошка перемещают вертикальный пуансон 8, который производит окончательное формование изделия.
После окончания процесса прессования одновременно отводят вертикальный и горизонтальный пуансоны соответственно 8, 9 и под действием упругих элементов 14, 15 боковины 4, 5, 6 возвращаются в исходное положение, сохраняя замкнутый исходный размер полости 7.
3
Изготовлен опытный образец предлагаемой пресс-формы. В этой пресс-форме были изготовлены заготовки щеток электрических машин размером 20×32×55 мм из композиции на основе углерода. В качестве наполнителя композиции был использован «Графит искусственный измельченный» по ТУ 1916-109-71-2000, в качестве связки - порошковая фенолформальдегидная смола марки СПФ-011А по ТУ 6-05751768-35-94. Массовая плотность композиции находилась в пределах 0,6-0,7 г/см. Упругие элементы были изготовлены из полиуретана. Прессование вели на прессе модели D 1037. Плотность полученных заготовок по сравнению с наиболее близким аналогом увеличилась со значений 1,85-1,9 до 1,9-1,95, т.е. более чем на 5%. Повысились также прочность заготовок на сжатие и на изгиб на 5-6%, твердость по Шору возросла с 37 до 48НШ. Удельное электрическое сопротивление уменьшилось с 50-60 до 45-55 мкОм.м.
Заявляемая пресс-форма найдет применение в порошковой металлургии при прессовании преимущественно углеродных порошков, а также порошков и порошковых смесей металлических и неметаллических материалов, активно адсорбирующих газы атмосферы, как ниобий, тантал, молибден, вольфрам.