Устройство для электроимпульсного прессования порошка

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к устройствам для электроимпульсного прессования порошка и служит для изготовления плотных изделий из электропроводных порошков или частиц. Устройство для электроимпульсного прессования порошка, включающее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, дополнительно снабжено вибратором, установленном на фланце, который соединен посредством двух стержней с пластиной с двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и имеют возможность скользить вертикально вдоль направляющих установленных на нижнем основании. Во время электроимпульсного прессования осуществляется вибрация керамической матрицы, что уменьшает взаимодействие ее боковой поверхности с материалом образца, повышает долговечность керамической матрицы, улучшает извлечение образца. Достигается получение изделий с гладкой и ровной боковой поверхностью. Керамическая матрица пригодна для дальнейшего использования и ее стойкость выросла в 1,6 раза.

Устройство для электроимпульсного прессования порошка.

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к устройствам для электроимпульсного прессования порошка, и служит для изготовления плотных изделий из электропроводных порошков или частиц.

Известна установка для электроимпульсного прессования порошков [А.С. 801374 от 01.01. 1981 г. Устройство для электроимпульсного прессования порошка.] Устройство включает высоковольтный трансформатор, выпрямитель, конденсаторную батарею, электрический разрядник, выполняющий роль ключа для замыкания электрической цепи, который управляется специальной системой поджига, систему управления, служащую для управления зарядкой батареи конденсаторов, верхний подвижный пуансон и нижний неподвижный пуансон, нагружающее устройство (пневмопресс). Порошок помещают в металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала.

При прохождении импульса разрядного тока от батареи конденсаторов через поджатый порошок он разогревается. В результате приложенного статического давления и импульсного нагрева порошка происходит его уплотнение. Полученные на этой установке образцы часто имеют низкое качество боковой поверхности, из-за припекания керамической матрицы к образцу.

Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство для электроимпульсного прессования порошка, включающее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с керамической матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании. Верхний пуансон содержит винтовую несамотормозящуюся резьбу, шаг которой совпадает с вкладышем на металлической обойме [А.С. 1003450 от 09.11.1982 г. Устройство для электроимпульсного прессования порошка].

Устройство работает следующим образом. Порошок электропроводного материала, заключенный в обойме, поджимается пуансонами, усилие на верхний пуансон передается от нагружающего устройства. С помощью системы управления включается высоковольтный трансформатор и через выпрямитель осуществляется зарядка конденсаторной батареи. При достижении на батареи напряжения, величина которого определяется размером засыпки и видом уплотняемого порошка, отключают высоковольтный трансформатор. Затем от системы поджига запускают электрический разрядник, при этом происходит замыкание электрической цепи. Импульс разрядного тока от батареи конденсаторов, протекая через поджатый порошок, разогревает его, при этом высота засыпки порошка уменьшается. В результате из-за инертности нагружающего устройства в течение некоторого интервала времени отсутствует статическая нагрузка на образец. В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон, являющийся продолжением штока нагружающего устройства, совершает поступательное движение до тех пор, пока не появится прежняя статическая нагрузка на образец. Причем та часть цилиндрической поверхности пуансона, на которой имеется винтовая резьба, входя в несамотормозящуюся пару, посредством которой поступательное движение верхнего пуансона преобразуется во вращательное движение вкладыша, что в свою очередь приводит к вращению металлической обоймы и зажатой в ней диэлектрической матрицы. Таким образом, во время электроимпульсного прессования осуществляется вращение матрицы из диэлектрического материала вокруг собственной оси совпадающей с осью пуансонов, что устраняет возможность взаимодействия частиц порошка с материалом матрицы.

Однако на известной установке вращение и перемещение матрицы происходит только во время движения верхнего пуансона. После того как его перемещение закончилось, закончилось и перемещение матрицы с полученным образцом. В это время образец еще достаточно сильно разогрет и возможно его взаимодействие со стенками матрицы, особенно при уплотнении высокотемпературных материалов, таких как карбиды нитриды металлов (TiC, TiC, Wc). Происходит схватывание получаемого изделия с материалом матрицы, что значительно затрудняет его извлечение. Матрица становится непригодной для дальнейшей работы.

В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового устройства для электроимпульсного прессования порошка, повышающее долговечность керамической матрицы, улучшающее извлечения образца и повышающее качество его боковой поверхности.

Техническим результатом заявленного устройства является повышение качества изделий и экономии материалов, используемых при изготовлении матрицы.

Устройство для электроимпульсного прессования порошка, включающее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, дополнительно снабжено вибратором, установленном на фланце, который соединен посредством двух стержней с пластиной с двумя втулками на которой закреплена обойма с матрицей, причем втулки подпружинены и имеют возможность скользить вертикально вдоль направляющих установленных на нижнем основании.

Устройство представлено на чертеже (Фиг. 1). Оно включает высоковольтный трансформатор 1, выпрямитель 2, конденсаторную батарею 3, электрический разрядник 4, выполняющий роль ключа для замыкания электрической цепи, который управляется специальной системой поджига 5, систему управления 6, служащую для управления зарядкой и разрядкой батареи конденсаторов, верхний подвижный пуансон 7 и нижний неподвижный пуансон 8. Нижний пуансон 8 помещен на основание 9. Верхний подвижный пуансон 7 электрически изолирован от нижнего пуансона 8 изолирующими втулками 10, надетыми на крепление стойки 11. Давление к верхнему пуансону 7 прикладывается от нагружающего устройства (на чертеже не показано) через шток 12. Электропроводный порошок 13 помещают в матрицу 14 из электроизолирующего материала, зажатую в металлическую обойму 15. На основании 9 установлены двое направляющих 16 и 17 с пружинами 18 и 19, на которые надеты втулки 20 и 21, соединенные с пластиной 22. Эта пластина соединена с обоймой 15 и двумя стержнями 23 и 24, нижние концы которых соединены с фланцем 25, на котором закреплен вибратор 26.

Устройство работает следующим образом. Порошок электропроводного материала 13, заключенный в керамическую матрицу 14 и зажатую в металлическую обойму 15, поджимается пуансонами 7 и 8. Давление к верхнему пуансону 7 прикладывается от нагружающего устройства через шток 12. С помощью системы управления 6 включается высоковольтный трансформатор 1 и через выпрямитель 2 осуществляется зарядка конденсаторной батареи 3. По достижении на батарее необходимого напряжения, величина которого определяется размером засыпки и видом уплотняемого порошка, отключают высоковольтный трансформатор. Затем включают вибратор 26 и от системы поджига 5 запускают электрический разрядник 4, при этом происходит замыкание электрической цепи. Импульс разрядного тока от батареи конденсаторов 3, протекая через поджатый порошок, разогревает его, при этом высота засыпки порошка уменьшается.

В этот промежуток времени верхний подвижный пуансон 7, являющийся продолжением штока 12 нагружающего устройства, совершает перемещение вниз. Обойма 15 вместе с матрицей 14 и засыпкой порошка 13 также начинают двигаться вниз, происходит уплотнение порошка. Кроме того от вибратора 26 вибрационная нагрузка через фланец 25, стержни 23 и 24, пластину 25 передается обойме 15 с матрицей 14. Эта матрица по втулкам 20, 21 совершает колебательные движения вверх-вниз вдоль направляющих 16, 17 с пружинами 18, 19 в результате чего схватывание боковой поверхности керамической матрицы с материалом образца существенно уменьшается. При отсутствии указанных дополнительных приспособлений (вибратора, втулок, фланца, направляющих с пружинами) боковая поверхность матрицы после остановки движения верхнего пуансона оставалась бы неподвижной, а образец еще достаточно сильно разогрет, то возможно его взаимодействие со стенками матрицы, особенно при уплотнении высокотемпературных материалов, таких как карбиды нитриды металлов (TiC, TiC, Wc). Происходит схватывание получаемого изделия с материалом матрицы, что значительно затрудняет его извлечение. Матрица становится непригодной для дальнейшей работы.

Таким образом, во время электроимпульсного прессования осуществляется вибрация керамической матрицы, что повышает ее долговечность, улучшает извлечение образца и повышает качество его боковой поверхности.

Проведенное электроимпульсное прессование порошка TiC с помощью описанного устройства позволило получать изделия с плотностью 98-99,5% от теоретической. Боковая поверхность изделий была гладкой и ровной. Керамическая матрица пригодна для дальнейшего использования и ее стойкость выросла в 1,6 раза.

Таким образом, применение описанного устройства для электроимпульсного прессования порошковых материалов повышает качество изделий и способствует экономии материалов, используемых при изготовлении матрицы.

Устройство для электроимпульсного прессования порошка, содержащее конденсаторную батарею, электрический разрядник, металлическую обойму с матрицей из изолирующего материала, верхний подвижный пуансон, вставленный в шток, нижний неподвижный пуансон, установленный на нижнем основании, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вибратором, установленным на фланце, который соединен посредством двух стержней с пластиной с двумя втулками, на которой закреплена обойма с матрицей, при этом втулки подпружинены и выполнены с возможностью скольжения вертикально вдоль направляющих, установленных на нижнем основании.

РИСУНКИ