Пресс-форма для прессования штабиков

Использование: порошковая металлургия, получение заготовок для изготовления прутков и проволоки из порошков вольфрама и молибдена. Задача: повышение качества штабиков путем устранения разницы твердости на верхней и нижней гранях штабика. Сущность полезной модели: Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1, двух боковин 2 и 3, двух торцевых пластин 4 и 5, подкладки 6 с заплечиками 7. Боковины 2, 3, торцовые пластины 4, 5 и подкладка 6 образуют полость 6 для засыпки порошка. Между заплечиками 7, боковинами 2, 3 и торцовыми пластинами 4, 5 установлены упругие элементы 9. При прессовании упругие элементы 9 сжимаются, устраняя вредное действие реактивных сил трения на боковые поверхности штабика, что делает равными усилия от пуансона 1 и подкладки 6. Положительный эффект: Снижение дефектов виде расслоев на получаемых из штабиков проволоке и прутках, повышение выхода годного до 20%.

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к конструкциям пресс-форм для получения заготовок (штабиков) квадратного или прямоугольного сечений из порошков вольфрама и молибдена, а также из этих порошков, легированных оксидами тория, лантана, иттрия и других элементов.

Известна пресс-форма для прессования штабиков квадратного сечения от 6×6 до 25×25 мм и длиной до 600 мм из порошков нелегированного вольфрама (1). Пресс-форма включает вертикальный пуансон, две боковины, четыре пальца, две стяжки для прижатия боковин друг к другу. В одной из боковин выполнена полость для засыпки порошка.

Недостатками этой пресс-формы являются: во-первых, заклинивание спрессованного штабика в полости пресс-формы по его длине за счет упругого последействия от реактивных сил со стороны торцовых частей пресс-формы. Извлечение такого штабика из полости ведет к его разрушению или образованию в нем дефектов в виде трещин и расслоев. Выход годных штабиков, полученных прессованием в описанной пресс-форме, не превышает 50%, а при прессовании штабиков из легированных порошков выход годных штабиков не превышает 40%.

Во-вторых, в процессе прессования на верхнюю грань получаемого штабика действует максимальное активное сжимающее удельное усилие, а на нижнюю грань действует реактивное сжимающее усилие. Величина реактивного удельного усилия значительно меньше активного усилия вследствие действия на боковые грани штабика реактивных сил трения, которые противонаправлены активному усилию. Такая силовая схема прессования штабиков в описанной пресс-форме приводит к разной твердости на верхней и нижней гранях штабиков. Эта разница в отмеченных свойствах сохраняется и после спекания и сварки штабиков, и в результате пластической обработки таких штабиков на полученных прутках и проволоке выявляются дефекты в виде расслоений (2). Причем, в наибольшей мере такие дефекты возникают на прутках и проволоке, изготовленных из легированных порошков.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является пресс-форма для прессования легированных и нелегированных порошков из вольфрама и молибдена (3), включающая вертикальный пуансон, подкладку, две боковины, две торцовые пластины и пальцы, связывающие боковины и торцовые пластины между собой. Подкладка, боковины и торцовые пластины образуют полость для засыпки порошка, из которого с помощью вертикального пуансона получают штабик.

Эта пресс-форма в отличие от указанного выше аналога устраняет заклинивание штабика в пресс-форме поскольку имеет отъемные торцовые пластины, что позволяет ее разборку, которая освобождает штабик. Однако второй свойственный ей недостаток сохраняется. Таким образом, основным недостатком наиболее близкого аналога является низкое качество получаемых штабиков в связи с разной твердостью на верхних и нижних гранях штабика ввиду разницы действующих на них усилий.

Задачей предлагаемого решения является устранение этого недостатка, а именно повышение качества получаемых штабиков путем устранения разницы твердости на верхней и нижней гранях штабика.

Поставленная задача решается тем, что в пресс-форме для прессования штабиков, содержащей вертикальный пуансон, подкладку, две боковины и две торцовые пластины, образующие полость для засыпки порошка, согласно предлагаемому решению, подкладка выполнена с заплечиками и пресс-форма снабжена упругими элементами, расположенными между указанными заплечиками, боковинами и торцовыми пластинами.

Указанные конструктивные особенности пресс-формы позволяют практически с одинаковыми удельными усилиями обжимать штабик по верхней грани вертикальным пуансоном и по нижней грани торцовой поверхностью подкладки. Подвижность боковин и торцовых пластин позволяет устранить вредное влияние реактивных сил трения на боковых поверхностях штабика на усилие на торцовой поверхности подкладки. В результате этого твердость на верхней и нижней гранях штабика становится практически одинаковой.

В качестве упругих элементов могут использоваться плоские металлические пружины или эластичные прокладки, обладающие высокими упругими свойствами, например полиуретановые прокладки.

Предлагаемая пресс-форма проиллюстрирована на фиг.1-4, где на фиг.1 общий вид пресс-формы перед прессованием, на фиг.2 - поперечное сечение А-А фиг.1, на фиг.3 - общий вид пресс-формы после прессования, на фиг.4 - поперечное сечение Б-Б фиг.3.

Пресс-форма состоит из вертикального пуансона 1, двух боковин 2 и 3, двух торцовых пластин 4 и 5, подкладки 6, которая выполнена с заплечиками 7. Боковины 2, 3, торцовые пластины 4, 5 и подкладка 6 образуют полость 8 для засыпки порошка. Между заплечиками 7, боковинами 2, 3 и торцовыми пластинами 4, 5 установлены упругие элементы 9.

Пресс-форма работает следующим образом.

В полость 8 собранной пресс-формы засыпается порошок, устанавливается на него вертикальный пуансон 1. Включают специализированный пресс (на черт. не показан) с вертикальным и горизонтальным плунжерами. Вначале перемещается горизонтальный плунжер (его усилие обозначено на черт. Рг), который перемещает боковину 3, а затем вертикальный плунжер (его усилие обозначено на черт. Рв), который перемещает вертикальный пуансон 1. Происходит прессование порошка между вертикальным пуансоном 1, боковинами 2, 3, торцовыми пластинами 4, 5 и подкладкой 6. При этом упругие элементы 9 сжимаются, устраняя вредное действие реактивных сил трения на боковые поверхности штабика, что делает равными усилия от пуансона 1 и подкладки 6. После прессования отводят вверх вертикальный пуансон 1, устраняют действие со стороны горизонтального плунжера. При этом упругие элементы 9, опираясь на заплечики 7 прокладки 6 и принимая свою первоначальную форму, перемещают боковины 2, 3 и торцовые пластины 4, 5, в исходное положение.

Согласно предлагаемому решению были изготовлены штабики из вольфрама марки ВТ (торированный вольфрам, содержащий 3% ThO₂) сечением 15×15 мм и длиной 300 мм. В качестве упругих элементов были использованы прокладки из полиуретана марки СКУ-ПФЛ с коэффициентом сжимаемости Ксж.=3700 МПа толщиной 50 мм. После выполнения операции спекания штабики подвергались исследованию. Определялась твердость на верхних и нижних гранях 10 штабиков. Колебание твердости не превысило 20 кг/мм², в то время как при прессовании в известной пресс-форме (3) колебание твердости достигает 120 кг/мм² .

Таким образом, предлагаемая пресс-форма позволяет повысить однородность свойств на верхних и нижних гранях штабиков, что приводит к снижению дефектов в виде расслоев на готовых прутках и проволоке. Выход годного при использовании предлагаемой пресс-формы повысится до 20%.

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.Смителлс. Вольфрам. М.: Металлургиздат, 1958, с.125-130, рис.30.

2. Л.С.Водопьянова, Ю.А. Эйдук, В.А. Зарубин и др. Неравномерность усадки и физических свойств вольфрамовых штабиков марок ВЧ и ВА. Научные труды 16 «Твердые сплавы и тугоплавкие металлы». М.: Металлургия, 1976, с.245-254.

3. Г.И. Абашин, Г.М. Погосян. Технология получения вольфрама и молибдена. М.: Металлургия, с.124-126, рис.42.

Пресс-форма для прессования штабиков, содержащая вертикальный пуансон, подкладку, две боковины и две торцовые пластины, образующие полость для засыпки порошка, отличающаяся тем, что подкладка выполнена с заплечиками, и пресс-форма снабжена упругими элементами, расположенными между указанными заплечиками, боковинами и торцовыми пластинами.