Пресс-форма для горячего прессования
HOT PRESS MOLD

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для горячего прессования неоднородных материалов, компактирования и спекания порошковых материалов, в том числе для изготовления полуфабрикатов из композиционных материалов.
Известно техническое устройство (патент США US 6261082, приоритет 17-07-2001, МПК В30В 11/02; В30В 15/02; F42B 33/02 «Self-aligning manual die set for pressing explosive powder into pellets»), используемое для прессования.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного устройства, относится то, что оно не позволяет изготавливать изделия высокого качества.
Известно техническое устройство (патент США US 3555597, приоритет 19-017-1971, МПК В28В 3/02; В29С 43/56 «Apparatus for hot pressing refractory materials))) позволяющее осуществлять двухстороннее горячее прессование при давлении до 10000 фунтов на квадратный дюйм (68 МПа).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного устройства, относится то, что оно не позволяет изготавливать изделия высокого качества.
Известно техническое устройство (патент US 3619861, приоритет 16-11-1971, МПК В28В 3/02; В30В 15/06, «Die and punch sets»), выбранное в качестве прототипа, предназначенное для горячего прессования тугоплавких материалов при давлении до 4500 фунтов на квадратный дюйм (31 МПа) и температуре до 1800°С.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного устройства, относится то, что оно не позволяет изготавливать изделия высокого качества. Матрица имеет низкую долговечность, сложность центровки пресс-формы при установке в прессующее устройство.
Известно техническое устройство (патент на полезную модель 115719, приоритет 29.12.2011, МПК В30В 11/02 (2006.01), «Пресс-форма для горячего прессования»), выбранное в качестве прототипа, предназначенное для горячего прессования, диффузионной сварки неоднородных материалов, компактирования и спекания тугоплавких материалов и состоит из полой цилиндрической матрицы, сменной гильзы, и двух пуансонов, между которыми размещается прессуемый материал.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного устройства, относится то, что оно не позволяет изготавливать изделия высокого качества.
Технической проблемой, на решение которой направлен о изобретение является разработка пресс-формы для горячего прессования, способной осуществлять горячее прессование при давлении до 800 МПа и температуре до 1000°С, защищая матрицу от механического или химического повреждения, повысить качество получаемых в процессе прессования образцов за счет контроля температуры в процессе нагрева и прессования, а также расширить область применения пресс-формы за счет отсутствия необходимости в применении специальных печей.
Технический результат заявляемого технического решения заключается в расширении области применения, увеличении срока службы матрицы и повышении качества получаемых образцов.
Технический результат достигается тем, что пресс-форма для горячего прессования содержит полую цилиндрическую матрицу, пуансон, пробку, сменную гильзу. Особенностью является то, что в пресс-форме дополнительно предусмотрены теплоизоляция матрицы, сменный диск, нижний и верхний нагревательные элементы, термопары, для установки которых в матрице выполнены отверстия, матрица установлена на нижний нагревательный элемент, сверху на матрице зафиксирован сменный диск, на котором закреплен верхний нагревательный элемент.
На фиг. 1 и 2 представлены эскизы, поясняющие конструкцию заявляемой пресс-формы для горячего прессования, где 1 - полая цилиндрическая матрица, 2 - сменная гильза, 3 - пробка, 4 - прессуемый материал, 5 - пуансон, 6 - нижний нагреватель, 7 - верхний нагреватель, 8 - сменный диск, 9 - теплоизоляция, 10 - набор термопар. На фиг. 1 представлен эскиз прессформы в процессе нагрева, на фиг. 2 - в процессе прессования.
Заявляемая пресс-форма для горячего прессования работает следующим образом. Пресс-форма для горячего прессования состоит из полой цилиндрической матрицы 1, сменной гильзы 2, теплоизоляции 9, термопар 10, сменного диска 8, нижнего нагревателя 6, верхнего нагревателя 7, пуансона 5 и пробки 3, между которыми размещается прессуемый материал 4.
В полую цилиндрическую матрицу 1 вставляется сменная гильза 2, выполненная в виде полого цилиндра. В нижнюю часть внутренней полости сменной гильзы 2 устанавливает пробка 3. Над пробкой внутри сменной гильзы помещается прессуемый материал 4. После этого внутрь сменной гильзы сверху вставляется пуансон 5. Заполненная полая цилиндрическая матрица 1 устанавливается на нижний нагреватель 6. В поперечные отверстия цилиндрической матрицы 1 устанавливаются термопары 10. Цилиндрическая матрица 1 оборачивается теплоизоляцией 9. На цилиндрическую матрицу 1 сверху устанавливается сменный диск 8, в котором выполнено центральное отверстие диаметром, соответствующим диаметру пуансона 5, при этом толщина сменного диска 8 соответствует вылету пуансона 5 из цилиндрической матрицы 1. Сверху на сменный диск 8 и пуансон 5 устанавливается верхний нагреватель 7. Происходит процесс нагрева пресс-формы по определенной программе с контролем температур посредством термопар 10. После достижения определенной температуры и выдержки пресс-форма снимается с нижнего нагревателя 6 и устанавливается на основание пресса. С пресс-формы снимается верхний нагреватель 7 и сменный диск 8. Толкатель пресса прикладывает усилие к пуансону 5, который передает его прессуемому материалу 4, загруженному в пресс-форму для горячего прессования. Процесс прессования сопровождается контролем температур посредством термопар 10. По мере уплотнения прессуемого материала 4, пуансон 5 перемещается вниз. При этом сменная гильза 2, изолирует полую цилиндрическую матрицу 1 от прессуемого материала 4, что исключает повреждение полой цилиндрической матрицы 1 во время горячего прессования.
Прессование может производиться при давлении до 800 МПа и температуре до 2000°С.