RU115261U1 - MULTI-LOCAL PRESS FORM FOR PRESSING POWDERS - Google Patents

Abstract

Многоместная пресс-форма для прессования порошков, содержащая матрицу, верхний пуансон, обойму, комплект нижних пуансонов, комплект вкладышей средних, образующих полости для засыпки порошка, отличающаяся тем, что верхний пуансон выполнен в виде единой плоской плиты, размер которой по наружному контуру соответствует размеру внутреннего контура матрицы, а упругие элементы установлены между нижними пуансонами под соответствующими вкладышами средними. A multipurpose mold for pressing powders containing a matrix, an upper punch, a holder, a set of lower punches, a set of middle inserts forming cavities for filling powder, characterized in that the upper punch is made in the form of a single flat plate, the size of which along the outer contour corresponds to the size the inner contour of the matrix, and the elastic elements are installed between the lower punches under the corresponding middle inserts.

Description

Полезная модель относится к порошковой металлургии и технологии, в частности к пресс-формам для прессования порошков и порошковых композиций.The utility model relates to powder metallurgy and technology, in particular to molds for pressing powders and powder compositions.

Известна пресс-форма для прессования плоских изделий (Металлокерамические твердые сплавы / Романова Н.И., Чекулаев П.Г., Дусев В.И. и др. - М.: Металлургия, 1970. - с.137-138), включающая две щеки, два сухаря, ограничитель, комплект средних вкладышей, комплект верхних пуансонов, комплект подкладок (нижних пуансонов) по числу прессуемых изделий, две шпильки соединяющие щеки и сухари.A known mold for pressing flat products (Ceramic hard alloys / Romanova N.I., Chekulaev P.G., Dusev V.I. et al. - M.: Metallurgy, 1970. - p.137-138), including two cheeks, two crackers, a limiter, a set of middle liners, a set of upper punches, a set of linings (lower punches) according to the number of pressed products, two studs connecting the cheeks and crackers.

Недостатком конструкции данной пресс-формы является то, что матрица собрана посредством пары шпилек. В процессе формования, при приложении к пуансонам удельного усилия прессования возникает высокое боковое давление на щеки матрицы со стороны прессуемого материала, что приведет к раскрытию матрицы и браку изделий. Другим недостатком является высокая трудоемкость и стоимость изготовления комплекта пуансонов и подкладок. Порошки металлокерамических твердых сплавов представляют собой смесь карбидов вольфрама, тантала, титана и других металлов с добавлением порошка кобальта.The disadvantage of the design of this mold is that the matrix is assembled by means of a pair of pins. In the molding process, when a specific pressing force is applied to the punches, high lateral pressure arises on the cheeks of the die from the side of the pressed material, which will lead to the disclosure of the die and marriage of the products. Another disadvantage is the high complexity and cost of manufacturing a set of punches and linings. Ceramic carbide powders are a mixture of carbides of tungsten, tantalum, titanium and other metals with the addition of cobalt powder.

Как отмечено в работе О.В. Романа (Роман, О.В., Габриелов, И.П. Порошковая металлургия - безотходная энергосберегающая технология. - Минск: Беларусь, 1986. - с.43), для изготовления пуансонов и матриц пресс-форм для прессования труднодеформируемых порошковых материалов следует использовать, например такую дорогостоящую и труднообрабатываемую сталь, как 3Х2В8. Трудоемкость изготовления деталей пресс-форм состоит в большом количестве операций механической обработки, включающем в себя черновые, чистовые переходы токарной или фрезерной обработки, шлифование и полирование рабочих поверхностей, для достижения требуемых параметров точности по 7-8 квалитету и шероховатости порядка Ra0,8-Ra1,6. Для получения требуемых параметров прочности и твердости заготовки деталей пресс-форм необходимо получать ковкой или штамповкой, а перед финишными операциями механической обработки предусматривать термообработку. Кроме того, в связи с высокой прочностью и твердостью материала деталей пресс-форм на операциях механической обработки следует использовать специальный инструмент, что так же повышает стоимость изготовления.As noted in the work of O.V. Romana (Roman, O.V., Gabrielov, I.P. Powder metallurgy - waste-free energy-saving technology. - Minsk: Belarus, 1986. - p. 43), for the manufacture of punches and mold dies for pressing difficultly deformed powder materials should be used , for example, such an expensive and difficult to process steel as 3X2B8. The complexity of manufacturing parts of molds consists in a large number of machining operations, including roughing, finishing transitions of turning or milling, grinding and polishing work surfaces, to achieve the required accuracy parameters according to 7-8 quality and roughness of the order of Ra0.8-Ra1 , 6. To obtain the required parameters of strength and hardness of the workpiece blank, molds must be forged or stamped, and heat treatment should be provided before finishing machining operations. In addition, due to the high strength and hardness of the material of the parts of the molds, special tools should be used in machining operations, which also increases the manufacturing cost.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому решению является пресс-форма для прессования порошков по патенту (SU 923744, МПК B22F 3/14, В30В 15/02, заявлено 02.07.80. опубл. 30.04.82. - Бюл. №16), содержащая многоместную матрицу, опорную плиту, комплект верхних и нижних пуансонов, обойму с полостями, соосными гнездам матрицы, упругие элементы, расположенные в полостях обоймы под нижними пуансонами (прототип).The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed solution is the mold for pressing powders according to the patent (SU 923744, IPC B22F 3/14, B30B 15/02, claimed 02.07.80. Publ. 30.04.82. - Bull. No. 16), containing a multi-seat matrix, a base plate, a set of upper and lower punches, a holder with cavities, coaxial nests of the matrix, elastic elements located in the cavity of the holder under the lower punches (prototype).

Преимущество этой пресс-формы, по сравнению с указанной выше, состоит в том, что в конструкции многоместной матрицы нет шпилек, она выполнена замкнутой, поэтому раскрытие матрицы при приложении рабочих нагрузок не происходит.The advantage of this mold, compared with the above, is that there are no pins in the design of the multi-seat matrix, it is closed, so the matrix does not open when working loads are applied.

Недостатком прототипа, как и аналога, является высокая трудоемкость и стоимость изготовления всех деталей пресс-формы. К недостаткам можно отнести и то, что многоместная матрица данной пресс-формы, выполнена из графита. Между тем известно, что графит обладает пониженной прочностью и существенной анизотропией свойств и по-разному сопротивляется сжимающим и изгибающим нагрузкам, которые возникают, в данном случае, в процессе прессования изделий (прочность на изгиб в 2 и более раз ниже прочности на сжатие). К сожалению, состав, марка и свойства использованного графита в патенте не указаны.The disadvantage of the prototype, as well as the analogue, is the high complexity and cost of manufacturing all the parts of the mold. The disadvantages include the fact that the multi-seat matrix of this mold is made of graphite. Meanwhile, it is known that graphite has a reduced strength and significant anisotropy of properties and differently resists compressive and bending loads that arise, in this case, during the pressing of products (bending strength is 2 or more times lower than compressive strength). Unfortunately, the composition, brand and properties of the graphite used are not indicated in the patent.

В одной из публикаций (Тырин, В.А., Полисар, Э.Л., Черных В.А. Особенности технологии производства крупногабаритных тиглей для плавки меди и ее сплавов // Цветная металлургия, 1973, №3. - с.45-46) доказано, что инструмент (литьевые формы) из электродного графита обладает пониженной прочностью и стойкостью. Заявителем в лаборатории, была изготовлена опытная пресс-форма из электродного графита производства ОАО «Челябинский электродный завод». При прессовании первого же изделия из углеродной порошковой композиции со смолой с удельным давлением прессования 300 МПа произошло разрушение матрицы и пуансонов, что подтверждает данные выше указанной статьи.In one of the publications (Tyrin, V.A., Polisar, E.L., Chernykh V.A. Features of the technology for the production of large-sized crucibles for melting copper and its alloys // Non-ferrous metallurgy, 1973, No. 3. - p.45- 46) it is proved that the tool (injection molds) made of electrode graphite has reduced strength and resistance. The applicant in the laboratory, made a pilot mold of electrode graphite manufactured by Chelyabinsk Electrode Plant OJSC. When pressing the first product from a carbon powder composition with a resin with a specific pressing pressure of 300 MPa, the matrix and punches were destroyed, which confirms the data from the above article.

При описании процесса прессования в прототипе не указаны: средний размер и форма частиц хрома, насыпная плотность, степень уплотняемости при формовании, тип защитной среды при нагреве (вакуум, аргон, гелий), что не позволяет установить, как при удельном давлении 10 МПа была достигнута 100% плотность прессовок.When describing the pressing process, the prototype does not specify: the average size and shape of the chromium particles, bulk density, the degree of compaction during molding, the type of protective medium during heating (vacuum, argon, helium), which does not allow to establish how, at a specific pressure of 10 MPa was achieved 100% density compacts.

В монографии крупнейшего в мире специалиста в области порошковой металлургии и. технологии Ф.Айзенкольба (Айзенкольб, Ф. Успехи порошковой металлургии. - М.: Металлургия, 1969. - с.355-365) указано, что порошок хрома является одним из самых твердых металлических порошков и очень трудно формуется. Причем, удельное давление формования должно достигать величин порядка 500МПа. При этом, после прессования и спекания при t_p=1450-1500°C в течение 3-4 часов не удается достигнуть плотности выше 85% от теоретической, а пористость при этом достигает 15%.In the monograph of the world's largest specialist in the field of powder metallurgy and. technology F. Eisenkolba (Eisenkolb F. Successes of powder metallurgy. - M .: Metallurgy, 1969. - p. 355-365) it is indicated that chromium powder is one of the hardest metal powders and is very difficult to form. Moreover, the specific molding pressure should reach values of the order of 500 MPa. Moreover, after pressing and sintering at t _p = 1450-1500 ° C for 3-4 hours, it is not possible to achieve a density above 85% of theoretical, and the porosity in this case reaches 15%.

Задачей предлагаемого решения является снижение трудоемкости и стоимости изготовления пресс-формы, за счет упрощения конструкции инструмента (пуансона).The objective of the proposed solution is to reduce the complexity and cost of manufacturing a mold, by simplifying the design of the tool (punch).

Поставленная задача решается тем, что в многоместной пресс-форме для прессования порошков, содержащей матрицу, верхний пуансон, обойму, комплект нижних пуансонов, комплект вкладышей средних, образующих полости для засыпки порошка, и упругие элементы, расположенные в обойме, согласно предложению, верхний пуансон выполнен в виде единой плоской плиты, размер которой по наружному контуру соответствует размеру внутреннего контура матрицы, а упругие элементы расположены между нижними пуансонами под соответствующими вкладышами средними.The problem is solved in that in a multi-seat mold for pressing powders containing a matrix, an upper punch, a clip, a set of lower punches, a set of middle liners forming cavities for filling the powder, and elastic elements located in the clip, according to the proposal, the upper punch made in the form of a single flat plate, the size of which along the outer contour corresponds to the size of the inner contour of the matrix, and the elastic elements are located between the lower punches under the corresponding inserts average.

Указанная конструкция позволяет снизить количество обрабатываемых деталей пресс-формы (вместо трех и более верхних пуансонов достаточно изготовить один), тем самым снизить трудоемкость изготовления инструмента и его стоимость.This design allows you to reduce the number of machined parts of the mold (instead of three or more upper punches it is enough to make one), thereby reducing the complexity of manufacturing the tool and its cost.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид пресс-формы в разрезе по вертикальной плоскости в начальный момент прессования; на фиг.2 - то же в конечный момент прессования изделий.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the mold in section along a vertical plane at the initial moment of pressing; figure 2 is the same at the final moment of pressing products.

Многоместная пресс-форма состоит из матрицы 1, верхнего пуансона 2, обоймы 3, в которую установлены нижние пуансоны 4 и упругие элементы 5, выполненные из полиуретана. На упругие элементы установлены вкладыши средние 6, таким образом, что бы верхние торцы вкладышей средних и верхний торец матрицы располагались в одной плоскости N.The license mold consists of a matrix 1, an upper punch 2, a holder 3, in which lower punches 4 and elastic elements 5 made of polyurethane are installed. The middle 6 inserts are mounted on the elastic elements, so that the upper ends of the middle inserts and the upper end of the matrix are located in the same plane N.

Пресс-форма работает следующим образом.The mold works as follows.

В гнезда пресс-формы в открытом состоянии засыпают порошок 7 таким образом, что верхний торец матрицы 1, вкладышей средних 6 и верхняя поверхность засыпок составляют одну плоскость N, что позволяет упростить операцию разравнивания.Powder 7 is poured into openings of the mold in the open state in such a way that the upper end of the matrix 1, the middle inserts 6 and the upper surface of the backfill comprise one plane N, which makes it possible to simplify the leveling operation.

Включают пресс. При рабочем ходе верхнего пуансона 2 (фиг.2, по стрелке Р_в) между стенками матрицы, верхним пуансоном, вкладышами средними и нижними пуансонами образуются замкнутые полости с порошком 7. Порошок 7 прессуется. Вкладыши средние 6 под воздействием вертикального давления Р_в со стороны пуансона 2 движутся вниз, деформируя при этом упругие элементы 5.Turn on the press. When the working stroke of the upper punch 2 (figure 2, along the arrow P _in ) between the walls of the matrix, the upper punch, the liners of the middle and lower punches, closed cavities with the powder 7 are formed. The powder 7 is pressed. The middle liners 6 under the influence of the vertical pressure P _in from the side of the punch 2 move down, deforming the elastic elements 5.

Согласно предлагаемому решению были изготовлены прессовки с размерами 20×30×80 мм из углеродной композиции (графит искусственный измельченный 80%, порошковая фенолформальдегидная смола 20%) с размером 80% частиц порядка 100 мкм и насыпной плотностью 0,6 г/см³. При этом удельное давление прессования составляло 300 МПа, скорость перемещения верхнего пуансона 2,5 мм/с, температура порошковой смеси 170°C выдержка под давлением производилась в течении 5 минут. Плотность полученных прессовок находилась в пределах 1,85-1,9 г/см³, расслоений не обнаружено.According to the proposed solution, compacts with dimensions of 20 × 30 × 80 mm were made from a carbon composition (artificial graphite ground 80%, phenol-formaldehyde powder resin 20%) with a particle size of about 80 microns and a bulk density of 0.6 g / cm ³ . In this case, the specific pressing pressure was 300 MPa, the movement speed of the upper punch was 2.5 mm / s, the temperature of the powder mixture was 170 ° C, exposure under pressure was carried out for 5 minutes. The density of the obtained compacts was in the range of 1.85-1.9 g / cm ³ , no delamination was found.

Выполнение верхнего пуансона в виде единой плоской плиты позволяет снизить трудоемкость изготовления многоместной пресс-формы за счет уменьшения количества обрабатываемых деталей при одновременном обеспечении требуемого качества прессуемых изделий.The implementation of the upper punch in the form of a single flat plate allows you to reduce the complexity of manufacturing a multi-place mold by reducing the number of machined parts while ensuring the required quality of the pressed products.

Claims (1)

Многоместная пресс-форма для прессования порошков, содержащая матрицу, верхний пуансон, обойму, комплект нижних пуансонов, комплект вкладышей средних, образующих полости для засыпки порошка, отличающаяся тем, что верхний пуансон выполнен в виде единой плоской плиты, размер которой по наружному контуру соответствует размеру внутреннего контура матрицы, а упругие элементы установлены между нижними пуансонами под соответствующими вкладышами средними.

License mold for pressing powders containing a matrix, an upper punch, a holder, a set of lower punches, a set of middle liners forming cavities for filling powder, characterized in that the upper punch is made in the form of a single flat plate, the size of which on the outer contour corresponds to the size the inner contour of the matrix, and the elastic elements are installed between the lower punches under the respective middle liners.