ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ШТАБИКОВ ИЗ ПОРОШКОВ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок (штабиков) квадратного и шестигранного сечений из порошков вольфрама и молибдена без присадок и с присадками нанопорошков тория, лантана и иттрия, а также из порошков тантала, ниобия и других тугоплавких 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 по скользящей посадке. Пресс-форма устанавливается на специализированный гидравлический пресс с вертикальным и горизонтальным цилиндрами.
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%. Для извлечения штабика из полости пресс-форма разбирается путем разделения боковин.
0
Вторым недостатком этой пресс-формы является ограниченная длина и сечение штабиков, их марочный состав, включающий W и М.
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 обработке давлением штабиков.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является пресс-форма для прессования штабиков (2), включающая вертикальный пуансон, две боковины, образующие полость для засыпки порошка, расположенную своей диагональю по оси вертикального пуансона и нижняя половина которой выполнена в состыкованных в вертикальной плоскости боковинах, а верхняя в вертикальном пуансоне. В горизонтальной плоскости полость образует калибр со скосами от мест стыка боковин к горизонтальной оси симметрии калибра под углом π/4. В работе пресс-формы участвуют вертикальный и горизонтальный плунжеры пресса. Процесс прессования ведут на гидравлическом прессе с повышенным усилием прессования.
Эта пресс-форма в отличие от указанного выше аналога повышает однородность плотности и физико-механических свойств штабиков так как активные усилия действуют на две смежные грани, а на две противолежащие грани действуют реактивные усилия, близкие по величине к активным.
Существенным недостатком указанной пресс-формы является недостаточное усилие для прессования штабиков размером более 25×25 мм и длиной более 650 мм. Даже использование мощных гидравлических прессов до 520 т усилия не позволяет изготовить указанные штабики (3).
Отсюда основным недостатком наиболее близкого аналога являются ограниченные технологические возможности пресс-формы.
Задачей предлагаемого решения является устранение этого недостатка, а именно расширение технологических возможностей путем увеличения размерного ряда и марочного состава получаемых штабиков.
Поставленная задача решается тем, что пресс-форма для прессования штабиков, содержащая вертикальный пуансон, две боковины, образующие полость для засыпки порошка, расположенную своей диагональю по оси вертикального пуансона и нижняя половина которой 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, согласно предлагаемому решению, она снабжена дополнительным вертикальным зажимным пуансоном и на наружных поверхностях боковин в верхней и нижней их частей выполнены скосы под углами β к вертикальной осевой плоскости, равными 30÷35°, и нижняя часть боковин установлена по указанным скосам в основании пресс-формы.
Снабжение пресс-формы дополнительным вертикальным зажимным пуансоном и выполнение боковин заявляемым образом позволит надежно зажать пресс-форму в горизонтальном и вертикальном направлениях, исключив в устройстве свойственный наиболее близкому аналогу горизонтальный зажимной плунжер, что позволит осуществлять прессование штабиков на кривошипных прессах двойного действия повыенной мощности. Это расширит сортамент получаемых штабиков, устранит необходимость в использовании мощных гидравлических прессов.
Выполнение скосов менее 30° снижает надежность зажатия пресс-формы в вертикальном направлении, увеличение скосов более 30° снижает надежность зажатия в горизонтальном направлении.
Предлагаемая пресс-форма проиллюстрирована на фиг.1-6, где на фиг.1 изображен общий вид пресс-формы в плане, на фиг.2 - поперечное сечение А-А фиг.1 перед прессованием квадратного штабика, на фиг.3 - то же после прессования, на фиг.4 - поперечное сечение А-А фиг.1 перед прессованием шестигранного штабика, на фиг.5 - то же после прессования.
Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1, на рабочих поверхностях которых нарезаны калибры 2 (с углом 90° для прессования квадратных штабиков и с углом 120° для прессования шестигранных штабиков), двух боковин 3, 4, состыкованных в вертикальной плоскости 5 и образующих полость 6 для засыпки порошка. Полость 6 своей диагональю 7 расположена по оси 8 вертикального пуансона 1. В горизонтальной плоскости полость 6 образует калибр со скосами 9 от мест стыка боковин 3, 4 к горизонтальной оси симметрии 10 калибра под углом ά=π/4. Пресс-форма снабжена дополнительным вертикальным зажимным пуансоном 11. На наружных поверхностях боковин 3, 4 в верхней и нижней их частей выполнены скосы 12 под углами β к вертикальной осевой плоскости, равными 30÷35°. Нижняя часть боковин установлена по указанным скосам в основании 13 пресс-формы.
Пресс-форма работает следующим образом.
3
0
В полость 6, расположенную своей диагональю 7 по оси 8 вертикального пуансона 1, после сборки боковин 3, 4 на основании 13 засыпают порошок, устанавливают на него вертикальный пуансон 1. Включают однокривошипный пресс двойного действия (на черт. не показан). Вначале перемещается зажимной ползун 11 (его усилие обозначено Р), воздействующий на скосы 12 боковин 3, 4, состыкованных по вертикальной плоскости 5. Боковины 3, 4 под действием вертикального усилия плотно прижимаются своими скосами 12 к основанию 13, что обеспечивает надежное закрытие полости 6 пресс-формы. Затем перемещают вертикальный формующий ползун 14, взаимодействующий с вертикальным пуансоном 1 и осуществляющий прессование штабиков 15 в калибре 2. Усилие формующего ползуна 14 обозначено P.
После прессования вначале отводят формующий ползун 14, а затем зажимной ползун 13. При этом спрессованные штабики 15 силами упругого последействия поднимают пуансон 1 и разводят боковины 3, 4. Свободному извлечению штабиков 15 из полостей б способствуют расположенные по оси 10 скосы 9.
Согласно предлагаемому решению были изготовлены квадратные штабики из вольфрама марки ВТ-10 сечением 30×30 мм и шестигранные штабики со стороной 30 мм. Длина штабиков равна 650 мм. Прессование вели на однокривошипном прессе двойного действия с усилием на формующем ползуне 630 т (ГОСТ 7639-89). Все полученные штабики соответствовали необходимым требованиям.
Заявляемая пресс-форма найдет свое применение в порошковой металлургии при производстве штабиков из нелигированных и легированных порошков вольфрама и молибдена, применяемых для получения прутков и проволоки для электронной, электротехнической и светотехнической промышленностей.
Источники информации:
1. К.Дж.Смителс. Вольфрам. Металлургия, 1958, с.125-130, рис.30, 31.
2. Патент на полезную модель №95282, Пресс-форма для прессования штабиков, МПК B22F 3/02, от 27.06.2010.
3. Абашин Г.И., Погосян Г.М. Технология получения вольфрама и молибдена. М., Металлургиздат, 1960, с.124-126, рис.43.