УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к обработке материалов давлением, в частности к горячему прессованию материалов и изделий прямым пропусканием тока.
Известны способ и устройство для получения углеграфитовых изделий по патенту RU на изобретение №2259258, МПК 7 В 22 F 3/12, опубл. 20.05.2004 г. Изделие изготавливают в пресс-форме. Способ включает смешивание порошка графита со связующим, прессование, полимеризацию и карбонизацию связующего, последующую высокотемпературную обработку заготовок и извлечение заготовок из пресс- формы. В качестве связующего используют фенолформальдегидную смолу. В процессе полимеризации давление прессования снижают до нуля, а после окончания процесса полимеризации температуру заготовок поднимают до значения на 40...50 0С ниже температуры начала карбонизации, при этом извлечение заготовок из пресс-формы проводят перед операцией карбонизации. Техническим результатом изобретения является уменьшение брака изделий за счет предотвращения искривления изделий. Недостаток- наличие низкотемпературного связующего.
Известно устройство для изготовления изделий методом спекания по пат. US 5791330, его аналоги пат. RU 2232073, патент ЕР №1133379 и международная заявка № WO 0030808. Способ заключается в приготовлении совокупности индивидуальных блоков и размещении этих блоков вплотную друг к другу и размещение в форме для спекания. Устройство предназначено для формования сложных изделий. Известно устройство для горячего прессования электропроводящих порошков по патенту RU на изобретение №2101135, МПК 6 В 22 F 3/14, опубл. 10.01.1998 г.
Устройство для горячего прессования электропроводящих порошков содержит огнеупорный корпус, укрепленный снаружи стальным бандажом внятяг, два металлических
пуансона-токопровода, а в качестве прокладок использована смесь порошков графита и оксида алюминия при следующем соотношении компонентов: графит 60...80%, оксид алюминия 15...40% об.
Известно устройство для горячего прессования электропроводящих порошков по патенту RU на изобретение №2264277, МПК 7 В 22 F 3/02, опубл. 20.11.2005 г. Способ и устройство предназначены для прессования длинномерных изделий сложной формы из порошка. В пресс-формах с матрицей, имеющей горизонтальный разъем. Порошок засыпают в нижнюю часть матрицы, смыкают верхнюю и нижнюю части формующей матрицы. Движением нижнего пуансона порошок перегоняют в верхнюю часть матрицы и прессуют.
Известно устройство для прессования порошков по патенту RU №2243853, МПК 7 В 22 F 3/02, опубл. 10.01.2005 г., (прототип), которое содержит подвижную и неподвижную плиты, верхний и нижний пуансоны и прессующий блок, в котором установлена матрица. Прессующий блок выполнен из двух частей, верхняя из которых закреплена на подвижной плите, а нижняя - на неподвижной. Одна из частей блока снабжена дополнительным приводом перемещения пуансона, в плоскости, ортогональной направлению перемещения подвижной плиты.
Недостаток низкое качество боковой поверхности изделий.
Задача создания полезной модели- повышение качества боковой поверхности изделий.
Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что устройство для горячего прессования углеродных заготовок при температурах 2000...2800°С, нагреваемых путем прямого пропускания тока, содержащее охлаждаемый корпус с теплоизоляцией, верхний и нижний пуансоны из графита с прокладками из углеродной ткани, установленными на рабочих концах пуансонов, и охлаждаемые токопроводы, отличается тем, что корпус устройства снабжен запрессованными внутри него по всему периметру теплоизолирующим и фильтрующим элементом, выполненным в виде матрицы из пористого неэлектропровоного
материала с теплопроводностью меньшей теплопроводности материала пуансона. Пуансоны могут быть выполнены в форме чашек и снабжены термоэлектроизолирующим и формующим элементом в виде вкладыша из материала, аналогичного материалу матрицы.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 и 2, где:
- на фиг.1 представлено предлагаемое устройство,
- на фиг.2 то же для кольцевых заготовок.
Устройство содержит водоохлаждаемый корпус 1 с запрессованной матрицей 2, окружающей углеродную заготовку 3, верхний 4 и нижний 5 пуансоны с прокладками 6 и водоохлаждаемые токопроводы 7. Для получения кольцевых заготовок верхний 4 и нижний 5 пуансоны выполняются в форме чашек и снабжаются вкладышем 8.
Устройство работает следующим образом.
2
2
-3
-1
5
2
В корпус 1 запрессовывают матрицу из нитрида бора со следующими характеристиками: пористость 30% (открытая), предел прочности при сжатии, изгибе 400 кг/см и 250 кг/см соответственно, тепло- и электропроводность: 0,26 см × °С и 1,7×10 Ом , соответственно (теплопрводность нитрида бора в 12 раз и электропроводность в 6×10 раз меньше, чем у графита). На нижний графитовый пуансон 5, вставленный в матрицу 2 укладывают прокладку 6, ставят заготовку 3, сверху вновь укладывают прокладку 6 и подводят верхний пуансон 4. Через токопроводы пропускают электрический ток, одновременно увеличивая усилие на заготовку. При достижении температуры 2400...2500°С давление достигает 100...200 кг/см. Затем дают выдержку 5...30 мин, после чего прекращают пропускание тока. При снижении температуры до 300...400°С давление на заготовку снимают. Выпрессовывают верхний и нижний пуансоны с прокладками и извлекают изделие.
Для получения кольцевых заготовок в нижний пуансон 5, выполненный в форме чашки, вставляют вкладыш 8 из нитрида бора. В зазор, образованный боковыми поверхностями матрицы 2 и вкладыша 8, укладывают прокладку 6, вставляют заготовку 3, сверху вновь укладывают прокладку 6 и вставляют верхний пуансон 4, выполненный в форме чашки.
Применение матрицы и вкладыша с пониженной теплопроводностью, во-первых, способствует снижению тепловых потерь через боковую поверхность прессуемых заготовок, что приводит к выравниванию температурного поля по диаметру заготовок.
Во-вторых, применение материалов для изготовления матрицы и вкладыша с механическими характеристиками не хуже, чем у графита позволяет формовать качественную боковую поверхность прессуемых изделий.
В-третьих, использование материалов (матрицы, вкладыша) с открытой пористостью позволяет проводить термокомпактирование газовыделяющих углеродных материалов, при этом, выделяющиеся газы отводятся по порам матрицы и вкладыша.
Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет оформлять боковую поверхность по заданному размеру спрессованных изделий, а также получать кольцевые заготовки из порошковых материалов.