Пресс-форма для прессования штабиков из порошков тугоплавких металлов

Использование: порошковая металлургия, производство штабиков из нелигированных и легированных порошков вольфрама и молибдена.

Задача: расширение технологических возможностей путем увеличения размерного ряда и марочного состава получаемых штабиков.

Сущность полезной модели: Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1 с нарезанным калибром 2, боковин 3, 4, образующих полость 6 для засыпки порошка. Полость 6 своей диагональю расположена по оси 8 вертикального пуансона 1 и образует в горизонтальной плоскости калибр со скосами 9 от мест стыка боковин 3, 4 к горизонтальной оси симметрии 10 калибра, равными /4. Пресс-форма снабжена дополнительным зажимным ползуном 11. На наружных поверхностях боковин 3, 4 в верхней и нижней их частей выполнены скосы 12 под углами , равными 30÷35°.

Положительный эффект: возможность получения штабиков размером более сечением 25×25 мм и длиной более 650 мм.

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.

Вторым недостатком этой пресс-формы является ограниченная длина и сечение штабиков, их марочный состав, включающий W и М₀.

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 /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 /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 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 =/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 к вертикальной осевой плоскости, равными 30÷35°. Нижняя часть боковин установлена по указанным скосам в основании 13 пресс-формы.

Пресс-форма работает следующим образом.

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 Р₃), 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 P₀.

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.

Пресс-форма для прессования штабиков из порошков тугоплавких металлов, 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 /4, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным вертикальным зажимным пуансоном, а на наружных поверхностях боковин в верхней и нижней их частях выполнены скосы под углами к вертикальной осевой плоскости, равными 30÷35°, при этом нижняя часть боковин установлена по указанным скосам в основании пресс-формы.