RO121255B1 - Procedeu şi dispozitiv pentru fabricarea produselor cu rezistenţă mare, din pulberi metalice, prin extrudare la cald - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu ?i la un dispozitiv pentru fabricarea produselor din pulberi metalice, prin extrudare la cald, cu rezistenţă mare, cum ar fi profilurile metalice. Procedeul conform invenţiei cuprinde extrudarea în mod continuu a pulberii metalice, simultan cu compactarea acesteia în atmosferă antioxidantă, ridicând temperatura pulberii la temperatura de forjare, astfel încât particulele metalice se deformează plastic, se sudează ?i, în consecinţă, se elimină porii, rezultând extrudatul metalic compact la 100% din densitatea teoretică a aliajului de bază, acesta ie?ind în mod continuu, cât timp alimentarea este neîntreruptă ?i se aplică o mi?care de vibraţie axială la evacuare. Dispozitivul pentru aplicarea procedeului, conform invenţiei, este prevăzut cu o pâlnie (1) de alimentare, prin care se introduce o pulbere (P) metalică, înstare liberă, într-un container (2) de extrudare, în care se rote?te un melc (3), containerul (2) fiind, de asemenea, prevăzut cu un orificiu (a) pentru insuflarea de gaz neutru, împotriva oxidării pulberii metalice, cu ni?te orificii (b), pentru evacuarea gazelor la compactare, cu un sistem (4) de încălzire prin inducţie sau prin rezistenţe electrice, cu o matriţă (5) de extrudare, prin care trece un canal (c) de răcire cu apă ?i, respectiv, cu un sistem (6) de preluare a extrudatului (E) cald.

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru fabricarea produselor metalice cu rezistență mare din pulberi metalice, prin extrudare, la cald, precum și la un dispozitiv pentru aplicarea procedeului, invenția fiind destinată fabricării, în regim continuu, a profilurilor metalice simple sau complexe.

în scopul fabricării profilelor de mare rezistență, a țevilor, este cunoscut un procedeu de extrudare la cald a pulberilor metalice, dar acesta este discontinuu. Dispozitivul utilizat pentru aplicarea acestui procedeu discontinuu de extrudare la cald, este alcătuit, în principal, dintr-un container de extrudare, o matriță și un piston. La acest procedeu, pulberea metalică este închisă etanș, prin sudare, într-un recipient confecționat dintr-un metal cu deformabilitate bună, după care este scos aerul și este introdus un gaz care protejează pulberea împotriva oxidării. Se etanșează din nou recipientul, după care acesta este introdus într-un agregat de încălzire, pentru a-i ridica temperatura până la temperatura de forjare a metalului de bază a pulberii, de aproximativ 1200°C. După un timp de egalizare a temperaturii, de la suprafața recipientului și din interior, se scoate recipientul din agregatul de încălzire și se introduce în containerul de extrudare. După introducerea în containerul de extrudare, urmează presarea recipientului, cu pulbere cu tot, de către un piston acționat hidraulic. Recipientul, împreună cu conținutul pulverulent este forțat să treacă printr-o matriță de extrudare, cu secțiunea transversală mai mică decît cea a containerului. Trecând prin matrița de extrudare, secțiunea recipientului se micșorează luând forma matriței, iar lungimea acestuia se mărește. De asemenea, se micșorează grosimea pereților recipientului. După extrudare, se taie produsul extrudat la lungimea dorită îndepărtând capetele neutilizabile. Peretele recipientului se poate îndepărta prin atac chimic sau așchiere. Ceea ce rămâne după decojire este un produs metalic cu densitatea de 100% din densitatea metalului de bază al pulberii. Prin deformarea plastică la cald, cauzată de presiunea pistonului de extrudare, particulele se compactează și, datorită sudării granulelor prin difuzia atomilor metalici, porozitatea reziduală se elimină. Oxizii se dispersează, obținându-se în acest fel produse metalice compacte, de mare rezistență chimică, cu impenetrabilitate hidraulică și pneumatică. Forma secțiunii transversale a acestor produse poate fi diversă. Dacă în recipientul inițial se introduc tije metalice, acestea, rămînând înglobate în masa de pulbere metalică, în timpul deformării plastice la cald, se alungesc și ele odată cu recipientul, și se obțin astfel produse polimetalice compacte 100%. După extrudare, acestea se pot secționa și prelucra prin așchiere sau corodare chimică.

Un prim dezavantaj al acestui procedeu este discontinuitatea procesului, fapt care conduce la o productivitate scăzută, pierderi de timp și de material. Caracterul fragmentat, discontinuu, al procedeului, rezultă din faptul că, după terminarea extrudării, trebuie descărcate resturile de extrudare și trebuie încărcat alt recipient cu pulbere, încălzit, în vederea extrudării și abia după aceea se poate relua ciclul de fabricație. Un alt dezavantaj al procedeului este faptul că apar piederi de material la sfârșitul fiecărei extrudări, prin faptul că, în timpul extrudării, nu se poate elimina complet materialul prin matrița de extrudare, o cantitate oarecare rămânând în matriță și în container.

Este cunoscut, de asemenea, un procedeu de extrudare continuă a pulberilor prin care materialul pulverulent este introdus într-o matriță încălzită electric și compactat cu ajutorul unui piston, dar la care încălzirea electrică se face intermitent.

Sunt cunoscute dispozitive de extrudare a pulberilor, prevăzute cu o pâlnie de alimentare cu pulbere a unui container în care se rotește un melc, aceste dispozitive fiind lipsite de mijloace de realizare a unei atmosfere antioxidante.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, este de a realiza un procedeu continuu de extrudare la cald a pulberilor metalice, care să permită simultan încălzirea și compactarea, și care să poată fi integrat într-un sistem de producție automat.

RO 121255 Β1

Procedeul pentru fabricarea de produse cu rezistentă mare, din pulberi metalice, prin 1 extrudare, la cald, conform invenției, rezolvă problema menționată prin aceea că încălzirea pulberii se realizează simultan cu compactarea acesteia în același container, viteza de de- 3 plasare a pulberii prin container fiind corelată cu viteza de încălzire, care poate fi asigurată, pentru ca materialul metalic să atingă, înainte de intrarea în matriță, temperatura de forjare 5 a metalului de bază.

Dispozitivul pentru realizarea procedeului conform invenției este prevăzut cu o pâlnie 7 de alimentare, pentru alimentarea cu pulbere metalică în stare liberă, fluidă, pulbere care cade liber în container și este antrenată de un melc aflat rotație, în sensul transportului 9 pulberii spre matrița de extrudare. în fața matriței, există o zonă conică a containerului, unde este aplicată încălzirea înaltă, la aproximativ 1200’C, în care pulberea continuă să-și mă- 11 rească densitatea prin deformarea plastică a particulelor metalice, prin rearanjarea lor și prin eliminarea aerului dintre particule. încălzirea se face prin inducție de curenți sau prin re- 13 zistențe electrice în vederea stabilirii unui regim termic al containerului și al matriței de extrudare. în peretele containerului, în partea finală a acestuia, este practicat un canal prin 15 care circulă apă de răcire.

Procedeul și dispozitivul conform invenției prezintă următoarele avantaje: 17

- se limitează creșterea grăunților cristalini din particulele metalice, prin scurtarea la minimum a perioadei de încălzire, obținîndu-se pe această cale o structura fină a extru- 19 datului, care duce la o rezistență mecanică superioară a pulberilor metalice;

- compactarea și deformarea pulberii metalice se produc mult mai intens în prezența 21 deformațiilor de forfecare, provocate de rotirea dublă a materialului în canalul elicei;

- dispozitivul se pretează mecanizării și integrării într-un agregat automatizat și 23 cibernetizat.

Se dă, în continuare, un exemplu concret de realizare a invenției, în legătură și cu 25 figura care reprezintă o secțiune longitudinală prin dispozitivul de extrudare.

Procedeul pentru fabricarea produselor cu rezistență mare din pulberi metalice prin 27 extrudare continuă la cald, conform invenției, începe cu alimentarea continuă a unei pulberi neîncălzite, printr-o pâlnie de alimentare a unui container de extrudare. înainte de a fi intro- 29 dusă în pâlnia de alimentare a containerului de extrudare, pulberea metalică poate fi omogenizată, conform rețetei, într-un omogenizator și poate fi depozitată într-un siloz 31 prevăzut la ieșire cu un dispozitiv de dozare.

Prin rotirea unui melc aflat în interiorul containerului și alimentarea continuă, pulberea 33 înaintează și se compactează prin îndesare. Pentru a proteja particulele metalice împotriva oxidării se introduce în container un gaz protector, mai greu decât aerul, de exemplu, argon. 35 Gazul dintre particule se elimină, la compactare, iar când se atinge un anumit grad de compactare, pentru înlesnirea deformării plastice, se aplică o încălzire a pulberii metalice 37 până în domeniul temperaturilor de forjare. Deformarea plastică a particulelor și sudarea lor între ele se realizează prin trecerea prin matrița de extrudare. înainte de trecerea prin matriță 39 sunt asigurate condiții de maximă plasticitate pentru pulbere, temperatură, grad de deformare, viteza de deformare și presiune de deformare. Pentru menținerea unui regim de 41 temperatură adecvat unei bune rezistențe a containerului și a matriței, se face răcirea acestora prin circularea fluidului de răcire printr-un canal din peretele containerului. După 43 trecerea prin matriță, extrudatul este preluat, având încă temperatura ridicată și poate fi răcit cu viteza de răcire controlată și în atmosferă antioxidantă, într-un cuptor de răcire, cunoscut 45 de la procedeele clasice.

Caracteristic procedeului descris mai înainte este faptul că alimentarea cu pulbere 47 este continuă, la fel cum continuă este și extrudarea.

RO 121255 Β1

Dispozitivul pentru aplicarea procedeului, conform invenției, este alcătuit dintr-o pâlnie de alimentare 1, a unui container 2, în interiorul căruia se rotește un melc, 3, care asigură printr-o mișcare de rotație adecvată avansul pulberii încălzite cu un încălzitor prin inducție sau rezistență electrică 4, spre o matriță de extrudare 5. Pentru a evita supraîncălzirea matriței și a containerului în corpul containerului este practicat, un canal de răcire c. De asemenea, tot în corpul containerului sunt practicate un orificiu a, prin care se insuflă, în interiorul containerului, un gaz de protecție împotriva oxidării pulberii încălzite și niște orificii înclinate b, cu diametrul mai mic decît diametrul particulelor metalice, pentru evacuarea gazelor la comprimarea pulberii. Matrița de extrudare dă forma finală a extrudatului E, prin trecerea de la forma cilindrică a secțiunii dinspre melc, la orice formă a secțiunii tranversale a matriței. Pentru a fabrica extrudate cu orificii, se montează o matriță de construcție corespunzătoare, cunoscută de la procedee clasice de extrudare. Un pat cu role 6 preia extrudatul la ieșirea din matriță.

Pentru a înlesni procesul curgere a semifabricatului prin matrița de extrudare, acestuia i se poate aplica o mișcare de vibrație axială, similară axului mașinilor de găurit rotopercutoare.

Aplicațiile industriale ale acestui procedeu pentru extrudarea de produse cu rezistență mare din pulberi metalice prin extrudare la cald, sunt multiple, pornind de la profiluri simple pentru construcții metalice din oteluri inoxidabile, care nu mai necesită întreținere ulterioară prin vopsire, și până la profiluri complexe, utilizabile în industria militară, aeronautică, chimică sau petrolieră.

Claims (3)

Revendicări

1. Procedeu pentru fabricarea produselor cu rezistență mare din pulberi metalice prin extrudare, la cald, în mod continuu, făcându-se neîntrerupt alimentarea cu pulbere metalică introdusă într-un container de extrudare, în atmosferă antioxidantă, caracterizat prin aceea că, prin încălzirea containerului se ridică temperatura pulberii la temperatura de forjare, fiind asigurată o viteză de încălzire corelată cu viteza de deplasare a pulberii prin container, astfel încât particulele metalice se deformează plastic, se sudează și, în consecință, se elimină porii, pentru a obține un extrudat metalic compact 100%, la densitatea teoretică a aliajului de bază.

2. Procedeu pentru fabricarea de produse cu rezistență mare din pulberi metalice, prin extrudare la cald, caracterizat prin aceea că încălzirea pulberii se realizează simultan cu compactarea acesteia în unul și același container.

3. Dispozitiv pentru aplicarea procedeului conform revendicării 1, prevăzut cu o pâlnie de alimentare, prin care se introduce pulberea metalică, în stare liberă, într-un container de extrudare, în care se rotește un melc, caracterizat prin aceea că, în corpul containerului (2) sunt practicate un orificiu (a) pentru insuflarea de gaz neutru, împotriva oxidării pulberii metalice, niște orificii (b) înclinate, pentru evacuarea gazelor la compactare, și un canal (c) de răcire cu apă, iar un sistem de încălzire (4) prin inducție sau rezistențe electrice, este montat în partea frontală a matriței de extrudare (5), extrudatul cald (E) fiind preluat de un pat cu role (6).