Пресс-форма для прессования порошка

Использование: порошковая металлургия, получение заготовок (штабиков) из порошков вольфрама и молибдена. Задача: расширение сортамента и повышение качества штабиков. Сущность полезной модели: Пресс-форма состоит из вертикального пуансона, состоявшего из нижней части 1, и верхней части 2. Нижняя часть 1 выполнена с хвостовиком 3, установленным в паз верхней части 2 пуансона. Высота хвостовика 3 h=(0,6÷0,7)Н, длина l=(0,7÷0,8)L, ширина b=(0,3÷0,4)В, где H, L, В соответственно высота, длина и ширина пуансона. Между нижней и верхней частями 1, 2 пуансона установлены упругие элементы 4 с коэффициентом сжимаемости 2500÷2800 МПа. Имеются боковины 5, 6, торцовые пластины 7, 8, подкладка 9, образующие полость 10 для засыпки порошка. Положительный эффект: позволяет расширить размерный ряд получаемых штабиков, снизить расслойные явления.

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок (штабиков) из порошков тугоплавких металлов.

Известна многоместная пресс-форма для прессования изделий из порошка (1), состоящая из обоймы, в которой с помощью клина закреплено несколько разъемных матриц, верхние и нижние пуансоны. В полость матриц, ограниченных нижними пуансонами, засыпается порошок, а прессование его осуществляется верхними пуансонами.

Основным недостатком указанной пресс-формы является то, что максимальные активные усилия от верхних пуансонов прикладываются только к верхним горизонтальным граням прессовок, а на нижних горизонтальных гранях прессовок реактивные усилия будут меньше активных, а на боковых гранях прессовок реактивные усилия будут меньше усилий на нижних гранях. Разные по величине нормальные усилия по граням прессовок приведут к неоднородным физико-механическим свойствам по их сечениям и, как следствие, к их микро- и макродефектам после прессования и последующего спекания.

Второй недостаток заключается в сложности конструкции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемой является пресс-форма для прессования порошка (2), содержащая вертикальный пуансон и матрицу. В пуансоне и матрице выполнены калибры с формующими элементами, один из пары элементов жестко закреплен на боковой поверхности выреза матрицы и пуансона, а второй установлен с возможностью перемещения между торцовой поверхностью первого элемента и боковой поверхностью выреза и подпружинен. Калибры выполнены в виде квадрата с наклонными гранями относительно вертикальной оси. Калибры расположены на одном уровне.

В данной пресс-форме усилия, действующие на грани прессовок, остаются разными, что приводит к неоднородности физико-механических свойств прессовок и ухудшению их качества. Когда вектор внешнего усилия при прессовании приложен к верхней горизонтальной поверхности пуансона на верхние наклонные грани прессовок со стороны жестко закрепленных элементов будут действовать меньшие по величине реактивные нормальные усилия. На верхние, наклонные грани прессовок со стороны подвижных элементов будут действовать как активные нормальные усилия, так и активные касательные усилия, а на нижние грани со стороны неподвижных элементов будут действовать меньшие по величине реактивные нормальные усилия, а со стороны подвижных элементов меньшие по величинам как реактивные нормальные усилия, так и касательные усилия.

Так как калибры в этой пресс-форме расположены на одном уровне, то ресурс работы пуансона от действия нормальных в одной горизонтальной плоскости от нескольких прессуемых заготовок удельных усилий будет понижен, понижен будет и ресурс работы калибров за счет действия растягивающих напряжений со стороны подвижных формующих элементов.

Отсюда, основными недостатками наиболее близкого аналога является низкое качество прессовок вследствие разных по величине усилий, действующих на грани прессовок при прессовании, низкий ресурс работы вертикального пуансона.

Существенным недостатком этой пресс-формы является также сложность конструкции из-за наличия большого количества формующих элементов, деталей их крепления, пружин.

Задачей предлагаемого решения является устранение этих недостатков, а именно повышение качества прессовок за счет более однородной силовой схемы, повышение ресурса работы, упрощение конструкции пресс-формы.

Поставленная задача решается тем, что в пресс-форма для прессования нечетного количества прессовок шестигранного поперечного сечения из порошка, содержащая вертикальный пуансон и матрицу, в которых нарезаны ручьи калибров в виде шестигранника с наклонными гранями относительно вертикальной оси, согласно предложенному решению, каждый четный калибр смещен вниз по вертикали относительно нечетных калибров на величину, равную длине стороны шестигранника.

Смещение четных калибров относительно нечетных на величину, равную стороне шестигранника, позволит устранить взаимное усиление полей напряжений, действующих на поверхностях контакта на калибры со сторон заготовок на разных горизонтальных уровнях.

Конструкция пресс-формы упрощается за счет снижения количества элементов пресс-формы.

Предлагаемая пресс-форма изображена на фиг.1-3, где на фиг.1 показан общий вид пресс-формы после засыпки порошка, на фиг.2 - то же после выравнивания порошка перед прессованием, на фиг.3 - общий вид пресс-формы после прессования.

Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1, матрицы, выполненной из двух боковин 2, 3, в которых выполнена полость 4 для засыпки порошка. На пуансоне 1 и боковинах 2, 3 (матрице) нарезаны ручьи калибров 5, 6, 7 в виде шестигранника с наклонными гранями 8,9. Второй (четный) калибр 6 смещен вниз по вертикали относительно калибров 5,7 на величину, равную длине стороны «а» шестигранника.

Пресс-форма работает следующим образом.

В полость 4 пресс-формы засыпается порошок. Затем с помощью равнялки (на черт. не показана) порошок профилируют до профиля, соответствующего рабочей поверхности пуансона 1. Включают специализированный пресс (на черт. не показан) с горизонтальным и вертикальным плунжерами. Вначале перемещают горизонтальный плунжер специализированный пресс (на черт. не показан) с горизонтальным и вертикальным плунжерами. Вначале перемещают горизонтальный плунжер (его усилие на фиг.1 и 3 обозначено Рг). В процессе перемещения пуансона 1 в образованных в пуансоне 1 и боковинах 2, 3 (матрице) калибрах 5, 6, 7 с наклонными гранями 8, 9 прессуются шестигранные профили. В процессе прессования на каждую из двух наклонных граней 8 прессовок действуют одинаковые по величине удельные нормальные активные усилия р_р, а на каждую наклонную нижнюю грань 9 действуют одинаковые по величине удельные нормальные реактивные усилия р_р.

Согласно предлагаемому решению были изготовлены прессовки из порошка молибдена марки МЧ со сторонами шестигранников 10 мм и длиной 300 мм. При получении 12 прессовок дефектов на гранях шестигранников обнаружено не было. Ресурс работы увеличился в 3 раза.

Заявляемая конструкция пресс-формы найдет свое применение в порошковой металлургии при получении заготовок из тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, тантала, рения, ниобия, гафния и других), композиционных материалов и керамики.

Источники информации:

1. Селех В.Ф., Петренко А.П. Пресс-форма для прессования порошка. Порошковая металлургия, 1982, 2, с.98 - 102.

2. Авторское свидетельство СССР 1066745, Пресс-форма для прессования порошка, М.Кл. B22F 3/02, от 15.01.84.

Пресс-форма для получения нечетного количества прессовок шестигранного поперечного сечения из порошка, содержащая вертикальный пуансон и матрицу, в которых нарезаны ручьи калибров в виде шестигранника с наклонными гранями относительно вертикальной оси, при этом каждый четный калибр смещен вниз по вертикали относительно нечетных калибров на величину, равную длине стороны поперечного сечения шестигранника.