Устройство для выполнения гибридной технологии уплотнения порошковой композиции в металлической оболочке

Полезная модель относится к устройствам для выполнения технологии уплотнения порошковой композиции в металлической оболочке.
Из уровня техники известно устройство для прессования изделий из порошковых материалов согласно способу магнитно-импульсного прессования (авт.свидетельство на изобретение №425734, МПК B22F 3/02, опубл. 30.04.1974), включающему загрузку порошка в электропроводящую оболочку, обжатие ее энергией импульсного магнитного поля и снятие оболочки с изделия, при этом перед загрузкой порошка в оболочку на поверхность оболочки наносят промежуточный слой из легкоплавкого материала и обжатие порошка осуществляют при передаче давления через расплав материала этого слоя.
Недостатком описанного способа являются существенные энергетические затраты, а также необходимость использования трех конструктивных элементов: порошка, легкоплавкого материала и оболочки.
Наиболее близким аналогом является устройство согласно способу прессования порошковой композиции в деформируемой электропроводящей оболочке (патент РФ №2651094, МПК B22F 3/20, B22F 3/087, опубл. 18.04.2018), содержащее волок с установленным в нем индуктором.
Основным недостатком технического решения является отсутствие обоснованного выбора материала для изготовления матрицы-волока. Стандартные волоки изготавливают из инструментальных сталей У8, У12, Х12М, твердых сплавов ВК2, ВКЗ, которые будут непригодны при использовании магнитно-импульсной обработки. Материал должен быть «прозрачен» для распространения импульсного магнитного поля. При этом такой материал должен быть прочным и твердым.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание работоспособного устройства для выполнения гибридной технологии уплотнения порошковой композиции в металлической оболочке с надежным силовым элементом для обеспечения больших нагрузок, применяемого в производстве.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении эффективности прессования порошковых композиций путем обеспечения продольно-радиального деформирования.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для выполнения гибридной технологии уплотнения порошковой композиции в металлической оболочке, содержащем матрицу-волок с установленным внутри индуктором, матрица-волока имеет разборную конструкцию, выполненную из керамического материала, а индуктор установлен в матрице-волоке с возможностью его извлечения без повреждения матрицы-волока.
Применение разборной матрицы-волока из керамического материала позволяет повысить эффективность прессования порошковых композиций, за счет применения надежного и прочного материала для волочения. Также стоит отметить, что керамика обладает и электрической прочностью, т.е. способностью предотвращающей высоковольтный пробой между индуктором и металлической оболочкой.
Техническое решение открывает путь к реализации гибридной технологии уплотнения порошковой композиции, реализующей одновременное статико-динамическое нагружение в одном очаге деформации.
Предлагаемая конструкция характеризуется чертежом, на котором изображена гибридная схема прессования порошков.
Устройство содержит переднюю заглушку (1), установленную в электропроводящей оболочке (2), матрицу-волок (3) из керамического материала, порошковую композицию (4), индуктор (5), подключенный к магнитно-импульсной установке, и заднюю заглушку (на чертежах не показана). При изготовлении матрицы-волоки (3) из керамического порошка применяется операция его спекания при температурах более 2000°С, что не дает возможности предварительного размещения внутри порошковой матрицы металлического токопровода. Поэтому, разработана разборная конструкция составной волоки (3), в которой установлен индуктор (5). Выбор марки керамики определяется требованием к ней высокой механической прочности.
Предлагается гибридная технология, сочетающая статическое и магнитно-импульсное нагружения. Суть предложения в совмещении операций волочения тонкостенной трубы, заполненной порошком, (статическое нагружение) и одновременно магнитно-импульсном радиальном ее обжатии (динамическое нагружение).
Скважность магнитно-импульсного воздействия должна быть увязана со скоростью волочения таким образом, чтобы зоны деформирования перекрывались.
Устройство работает следующим образом. В оболочку (2) устанавливают переднюю заглушку (1) путем магнитно-импульсного обжима, затем засыпают порошковую композицию (4), после чего устанавливают заднюю заглушку и начинают процесс обжима образца с помощью индуктора (5) и матрицы-волока (3).
Пример реализации.
0
В качестве оболочки выбрана медная трубка диаметром 18 мм с толщиной стенки 1,9 мм и рабочей длиной 50 мм. С одной из сторон трубы закреплялась заглушка, выполняющая одновременно роль закованного перед волочением конца трубы. Засыпается порошковая композиция и устанавливается заглушка с другой стороны трубки. Сборка трубки с заглушками осуществлялась с помощью магнитно-импульсного обжима при значении энергии разряда W=2,6 кДж. Используемые в эксперименте стальные волоки имели диаметры 16 мм. Процесс волочения осуществлялся на гидравлической испытательной машине. Магнитно-импульсный обжим реализовывался на магнитно-импульсной установке с основным параметрами: электроемкость Су=253,3 мкФ; индуктивность Ly=110 мГн; частота f=30 кГц. Металлографические исследования осуществлялись на электронном микроскопе. В процессе волочения порошковая композиция измельчается до 50-20 нм. Причем плотность по сечению неравномерна. Большая плотность порошка наблюдалась с наружной поверхности, то есть со стороны воздействия на порошок металлической оболочки. Установлено, что оба нагружения вносят свою долю в уплотнение порошка. Предположительно меняется механизм уплотнения при продольном и радиальном деформировании. Плотность порошка после гибридной обработки составляет 91-93%.
Технология обжатия порошковой композиции в металлической оболочке также может быть применена для уплотнения лекарственных порошковых материалов для дальнейшего изготовления таблеточной продукции.