RU2451576C1 - Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end - Google Patents

Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2451576C1
RU2451576C1 RU2010150131/02A RU2010150131A RU2451576C1 RU 2451576 C1 RU2451576 C1 RU 2451576C1 RU 2010150131/02 A RU2010150131/02 A RU 2010150131/02A RU 2010150131 A RU2010150131 A RU 2010150131A RU 2451576 C1 RU2451576 C1 RU 2451576C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
pressing
collapsible
collapsible matrix
conical surface
Prior art date
Application number
RU2010150131/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Мироненко (RU)
Виктор Николаевич Мироненко
Валерий Валерьевич Васенев (RU)
Валерий Валерьевич Васенев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") filed Critical Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит")
Priority to RU2010150131/02A priority Critical patent/RU2451576C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2451576C1 publication Critical patent/RU2451576C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly, to compaction of billets from solid hard-to-deform powder material to device to this end. It may be used in production of structural materials for precise instrumentation of spacecraft control and navigation systems. Powder material is arranged in inner cavity of split female die 1 with its conical surface mating external container 2, and evacuated. Inclination of said mating lateral conical surface of said female die and said container are selected within self-deceleration angle limits. Said split female die rests on bottom dummy block 5 fitted on support 6. Screen is arranged in split die working zone. Container fitted on split female die is heated, creeped and tightened. Compaction is performed by top male die 3 with top detachable dummy block 4. Extrusion is performed after mounting support under container in pressing male die against split female die. To withdraw article, container is removed from split female die conical surface.
EFFECT: increased yield, higher hardness, no defects.
5 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию заготовок из твердых труднодеформируемых порошковых материалов и устройствам для его реализации. Изобретение может быть использовано в производстве конструкционных материалов для точных приборов систем управления и навигации космических аппаратов.The invention relates to powder metallurgy, in particular to pressing blanks from hard hardly deformable powder materials and devices for its implementation. The invention can be used in the manufacture of structural materials for precision instruments for spacecraft navigation and control systems.

Известен способ прессования с использованием составной матрицы, имеющей профиль цилиндра и усеченного конуса, переходящего в цилиндр, с высотой конусной части 0,5-0,7 высоты нижней части составной матрицы и углом наклона боковой поверхности конуса 1,5-2,2° [Патент РФ 2112657, опубл. 10.06.1998]. Недостатком способа является затрудненный выход изделия из матрицы при выпрессовке заготовки из-за трения о стенки матрицы, нарушение поверхности - грубые надиры, трещины и, как следствие, снижение выхода годных изделий.A known method of pressing using a composite matrix having the profile of a cylinder and a truncated cone passing into the cylinder, with a height of the conical part of 0.5-0.7 of the height of the lower part of the composite matrix and the angle of inclination of the side surface of the cone of 1.5-2.2 ° [ RF patent 2112657, publ. 06/10/1998]. The disadvantage of this method is the difficult exit of the product from the matrix when extruding the workpiece due to friction on the matrix wall, violation of the surface - rough nadir, cracks and, as a result, reduced yield.

Известен способ прессования твердых порошковых материалов и устройство для его осуществления, представляющее разборную матрицу, сопряженную по конической поверхности с охватывающей ее обоймой, связанной стяжками. В рабочей полости матрицы размещен, по крайней мере, один элемент для фиксации торцевой поверхности прессовки. Прессование осуществляют путем приложения односторонней или двусторонней нагрузки к верхнему и нижнему пуансонам. Выпрессовка заготовки из матрицы производится путем приложения усилия вдоль оси прессования, одновременного освобождения стяжки и снятия обоймы с конуса [Патент РФ 2083328, опубл. 10.06.1998]. Эти способ и устройство для его осуществления приняты в качестве наиболее близких аналогов изобретения. Недостатком способа и устройства является то, что в случае их использования при горячем прессовании твердых труднодеформируемых порошковых материалов, в процессе нагрева вследствие различий теплового расширения деталей матрицы и стяжек разборная матрица расходится, нарушаются фиксация деталей, условия объемного сжатия, форма заготовки, снижается плотность заготовки и выход годного.A known method of pressing solid powder materials and a device for its implementation, which is a collapsible matrix, mated on a conical surface with a clip around it, connected by ties. In the working cavity of the matrix is placed at least one element for fixing the end surface of the pressing. Pressing is carried out by applying a one-sided or two-sided load to the upper and lower punches. The billet is pressed out of the matrix by applying force along the pressing axis, simultaneously releasing the screed and removing the ferrule from the cone [RF Patent 2083328, publ. 06/10/1998]. These method and device for its implementation are accepted as the closest analogues of the invention. The disadvantage of this method and device is that if they are used for hot pressing of hard hardly deformed powder materials, during heating, the collapsible matrix diverges due to differences in the thermal expansion of the matrix parts and screeds, the fixation of the parts, volume compression conditions, the shape of the workpiece are violated, and the density of the workpiece decreases and yield.

Задача изобретения - повышение выхода годных заготовок и повышение их плотности.The objective of the invention is to increase the yield of billets and increase their density.

Технический результат заключается в отсутствии надиров, трещин в получаемых заготовках.The technical result consists in the absence of nadir, cracks in the resulting workpieces.

Задача достигается тем, что в способе горячего прессования твердых труднодеформируемых порошковых материалов, включающем использование разборной матрицы, сопряженной по конической поверхности с охватывающей ее обоймой, пуансона и элемента для фиксации торцевой поверхности изделия, загрузку порошкового материала во внутреннюю полость матрицы, вакуумирование, нагрев, уплотнение и прессование порошкового материала с последующей выпрессовкой и освобождением изделия путем снятия обоймы с конусной поверхности разборной матрицы, при этом наклон сопряженной боковой конической поверхности матрицы и обоймы выбирают в пределах угла самоторможения, в рабочую зону разборной матрицы помещают экран, перед прессованием обеспечивают опережающий нагрев обоймы, свободно надетой на разборную матрицу, ее сползание и дополнительное стягивание разборной матрицы, при этом выпрессовку производят после установки опоры под обойму нажатием пуансона на разборную матрицу, в случае двухстороннего прессования разборная матрица и сопряженная с ней по конической поверхности охватывающая обойма в процессе прессования являются плавающими.The objective is achieved by the fact that in the method of hot pressing hard hardly deformable powder materials, including the use of a collapsible matrix conjugated along a conical surface with a cage covering it, a punch and an element for fixing the end surface of the product, loading powder material into the internal cavity of the matrix, evacuation, heating, sealing and pressing the powder material, followed by pressing and releasing the product by removing the cage from the conical surface of the collapsible matrix, while m, the slope of the conjugated lateral conical surface of the matrix and the holder is selected within the angle of self-braking, a screen is placed in the working area of the collapsible matrix, before pressing, the heating of the clip freely worn on the collapsible matrix is provided, it is slid and additionally pulled down the collapsible matrix, while pressing is performed after installation supports under the cage by pressing the punch on a collapsible matrix, in the case of double-sided pressing, a collapsible matrix and spanning oyma during pressing are floating.

Устройство для горячего прессования твердых труднодеформируемых порошковых материалов, содержащее разборную матрицу, сопряженную по конической поверхности с охватывающей ее обоймой, пуансон и элемент для фиксации торцевой поверхности, при этом пуансон выполнен со съемной пресс-шайбой, элемент для фиксации торцевой поверхности выполнен в виде установленной на опору нижней пресс-шайбы, на которую опирается разборная матрица, а обойма свободно установлена на разборную матрицу, нижняя пресс-шайба выполнена цилиндрической с выступающей центральной частью, входящей в отверстие разборной матрицы, в случае двухстороннего прессования нижняя пресс-шайба выполнена составной в виде центрального цилиндра, входящего в отверстие разборной матрицы, и разъемного кольца, на которое опирается разборная матрица.A device for hot pressing hard hardly deformable powder materials containing a collapsible matrix, mated on a conical surface with a cage covering it, a punch and an element for fixing the end surface, the punch made with a removable press washer, the element for fixing the end surface is made in the form mounted on support of the lower press washer, on which the collapsible matrix is supported, and the cage is freely mounted on the collapsible matrix, the lower press washer is made cylindrical with protruding In Central portion entering the hole collapsible matrix, in the case of bilateral pressing the lower press washer made integral as a central cylinder entering the bore collapsible matrix, and split ring, which rests on the folding matrix.

Применение предлагаемых способа горячего прессования твердых труднодеформируемых порошковых материалов и устройства для его осуществления позволяют увеличить выход годных заготовок свыше 95% и повысить их плотность до 99%, что достигается улучшением условий объемного сжатия при прессовании и исключением трения заготовки о стенки разборной матрицы при выпрессовке и извлечении заготовки из матрицы.The application of the proposed method of hot pressing of hard hardly deformable powder materials and a device for its implementation can increase the yield of workpieces over 95% and increase their density to 99%, which is achieved by improving the conditions of volumetric compression during pressing and eliminating friction of the workpiece against the walls of a collapsible matrix during extrusion and extraction blanks from the matrix.

На фиг.1 показано устройство для одностороннего прессования твердых труднодеформируемых сплавов и композиционных материалов, на фиг.2 - устройство для двухстороннего прессования, на фиг.3 - выпрессовка готового изделия.Figure 1 shows a device for single-sided pressing of hard hardly deformable alloys and composite materials, figure 2 - a device for double-sided pressing, figure 3 - extruding the finished product.

Устройство, с помощью которого реализуется предлагаемый способ прессования по схеме одностороннего приложения нагрузки, состоит из разборной матрицы 1, выполненной в виде усеченного конуса с цилиндрическим отверстием и состоящей, по крайней мере, из двух пришлифованных друг к другу частей, надетой на разборную матрицу 1 обоймы 2 с внутренней конической поверхностью, охватывающей разборную матрицу 1 по наружной конической поверхности, верхнего пуансона 3 со съемной верхней пресс-шайбой 4 и нижней пресс-шайбы 5, установленной на опоре 6. Разборная матрица 1 имеет вертикальные плоскости разъема и опирается на нижнюю пресс-шайбу 5.The device, which implements the proposed method of pressing according to the scheme of unilateral application of load, consists of a collapsible matrix 1 made in the form of a truncated cone with a cylindrical hole and consisting of at least two parts ground to each other, worn on collapsible matrix 1 of the cage 2 with an inner conical surface covering a collapsible matrix 1 on the outer conical surface, an upper punch 3 with a removable upper press washer 4 and a lower press washer 5 mounted on a support 6. rnaya matrix 1 has vertical parting plane and supported by the lower press washer 5.

Устройство для способа прессования по схеме двухстороннего приложения нагрузки содержит разборную матрицу 1, выполненную в виде усеченного конуса и состоящую по крайней мере из двух пришлифованных друг к другу вертикальных частей, надетую на нее обойму 2 с внутренней конической поверхностью, пуансон 3 со съемной верхней пресс-шайбой 4, нижнюю разборную пресс-шайбу, состоящую из цилиндрической вставки 7, которая входит в отверстие разборной матрицы 1, и съемного разъемного кольца 8. Устройство устанавливается на опору 6.The device for the pressing method according to the double-sided application of the load contains a collapsible matrix 1 made in the form of a truncated cone and consisting of at least two vertical parts ground to each other, a clip 2 with an internal conical surface, a punch 3 with a removable upper press a washer 4, a lower collapsible press washer, consisting of a cylindrical insert 7, which enters the hole of the collapsible matrix 1, and a removable split ring 8. The device is mounted on a support 6.

Выпрессовка изделия производится нажатием пуансона 3 на разборную матрицу 1 через шайбу 9 после введения опоры 10 под обойму 2, стягивающую разборную матрицу 1.The product is pressed out by pressing the punch 3 on the collapsible matrix 1 through the washer 9 after the introduction of the support 10 under the clip 2, tightening the collapsible matrix 1.

Способ прессования по схеме одностороннего приложения нагрузки осуществляют следующим образом. Разборную матрицу 1 основанием конуса размещают на нижней пресс-шайбе 5, установленной на опоре 6. Снаружи на разборную матрицу 1 надевают обойму 2 с внутренней конической поверхностью, притертой к наружной поверхности разборной матрицы 1. Обойма 2 стягивает разборную матрицу 1 под действием собственного веса или небольшого усилия (постукивания) в единое целое, формируя внутренний цилиндрический канал матрицы. В канал устанавливают экран 11, засыпают порошковый материал 12 и вводят пуансон 3 с верхней пресс-шайбой 4, подвешенной на байонете. После засыпки порошкового материала обойму 2, разборную матрицу 1, пресс-шайбы 4, 5 и порошковый материал 12 нагревают внешним источником до температуры прессования. В процессе нагрева вследствие опережающего разогрева и теплового расширения обойма 2 свободно сползает по конической поверхности разборной матрицы 1, дополнительно стягивая последнюю. Затем усилием Р производят прессование порошкового материала. После приложения усилия Р обойма 2 удерживается на разборной матрице 1 за счет того, что угол отклонения боковой поверхности конуса от вертикали α выбирается в пределах угла самоторможения: α≤arctg f, где f - коэффициент трения сопрягаемых конусных поверхностей разборной матрицы 1 и обоймы 2.The method of pressing according to the scheme of unilateral application of the load is as follows. The collapsible matrix 1 with the base of the cone is placed on the lower press washer 5 mounted on the support 6. Outside, the collar 2 is put on a collar 2 with an inner conical surface, ground to the outer surface of the collapsible matrix 1. The collar 2 pulls the collapsible matrix 1 under its own weight or small effort (tapping) into a single whole, forming the inner cylindrical channel of the matrix. A screen 11 is installed in the channel, powder material 12 is poured, and a punch 3 is inserted with the upper press washer 4 suspended on the mount. After filling the powder material, the yoke 2, collapsible matrix 1, press washers 4, 5 and powder material 12 are heated by an external source to the pressing temperature. In the process of heating due to advanced heating and thermal expansion of the cage 2 freely slides along the conical surface of the collapsible matrix 1, further pulling together the latter. Then, by force P, the powder material is pressed. After the application of force P, the holder 2 is held on the collapsible matrix 1 due to the fact that the angle of deviation of the side surface of the cone from the vertical α is selected within the angle of self-braking: α≤arctg f, where f is the friction coefficient of the mating conical surfaces of the collapsible matrix 1 and the holder 2.

Способ прессования по схеме двухстороннего приложения нагрузки.The pressing method according to the scheme of bilateral application of the load.

Разборную матрицу 1, состоящую по крайней мере из двух пришлифованных друг к другу частей, основанием конуса размещают на нижней разборной пресс-шайбе, состоящую из цилиндрической вставки 7 и съемного разъемного кольца 8, установленной на опоре 6. Обойму 2 надевают на разборную матрицу 1. Во внутренний цилиндрический канал матрицы засыпают порошковый материал 12, вводят пуансон 3 с верхней пресс-шайбой 4, подвешенной на байонете, и подпрессовывают порошок давлением, достаточным для создания трения между подпрессованным порошковым материалом 13, разборной матрицей 1, пресс-шайбой 4 и цилиндрической вставкой 7. После этого снимают давление и удаляют съемное разъемное кольцо 8. Затем нагревают обойму 2, разборную матрицу 1, пресс-шайбу 4, цилиндрическую вставку 7 и подпрессованный порошковый материал 13 внешним источником до необходимой температуры прессования в зависимости от прессуемого материала и усилием Р производят прессование порошкового материала. При приложении усилия прессования Р разборная матрица 1 с надетой на нее обоймой 2 оказывается плавающей. Таким образом, обеспечивают условия объемного сжатия порошкового материала по схеме двухстороннего приложения нагрузки.A collapsible matrix 1, consisting of at least two parts ground to each other, is placed with the base of the cone on a lower collapsible press washer, consisting of a cylindrical insert 7 and a removable detachable ring 8 mounted on a support 6. A collar 2 is put on a collapsible matrix 1. Powder material 12 is poured into the inner cylindrical channel of the matrix, a punch 3 is inserted with the upper press washer 4 suspended on the mount, and the powder is pressed in with a pressure sufficient to create friction between the pressed powder material 1 3, a collapsible matrix 1, a press washer 4, and a cylindrical insert 7. After that, relieve pressure and remove the detachable split ring 8. Then heat the collar 2, collapsible matrix 1, press washer 4, cylindrical insert 7, and pressed powder material 13 by an external source to the required pressing temperature, depending on the material being pressed and the force P, the powder material is pressed. When the pressing force P is applied, the collapsible matrix 1 with the clip 2 attached to it turns out to be floating. Thus, the conditions of volumetric compression of the powder material are provided according to the two-sided load application.

Выпрессовка изделия при обоих вариантах прессования производится в следующей последовательности:The product is pressed out with both pressing options in the following sequence:

- после снятия давления ходом пуансона вверх или опоры 6 вниз, удерживаемая силами трения на верхней пресс-шайбе разборная матрица 1 с обоймой 2, готовым прессованным изделием 14 и нижней пресс-шайбой 5 или цилиндрической вставкой 7 отделяется от опоры 6;- after depressurization by the stroke of the punch up or the support 6 down, the collapsible matrix 1 with the cage 2, the finished pressed product 14 and the lower press washer 5 or the cylindrical insert 7 is separated from the support 6 by the forces of friction on the upper press washer;

- вводят опору 10 под обойму 2,- enter the support 10 under the clip 2,

- ходом пуансона 3 вниз (или опоры 6 вверх) устанавливают обойму 2 на опору 10,- by the stroke of the punch 3 down (or support 6 up) establish a clip 2 on the support 10,

- разъединяют байонет между пуансоном 3 и пресс-шайбой 4, поднимают пуансон 3 (или опускают опору 6) и устанавливают шайбу 9 на разборную матрицу 1,- disconnect the bayonet between the punch 3 and the press washer 4, raise the punch 3 (or lower the support 6) and install the washer 9 on the collapsible matrix 1,

- выпрессовка производится нажатием пуансона 3 на разборную матрицу 1 через шайбу 9, после чего обойма 2 снимается с разборной матрицы 1, разборная матрица 1 раскрывается и из нее извлекается готовое прессованное изделие 14.- pressing out is done by pressing the punch 3 on the collapsible matrix 1 through the washer 9, after which the clip 2 is removed from the collapsible matrix 1, the collapsible matrix 1 is opened and the finished pressed product 14 is removed from it.

Выполнение установленной последовательности действий при выпрессовке предохраняет готовое прессованное изделие от надиров на боковой поверхности и разрушения. Применение предлагаемых способа и устройства возможно для горячего компактирования труднодеформируемых порошковых сплавов и композиционных материалов. При этом горячее прессование производят с нагревом в вакууме.The implementation of the established sequence of actions during pressing protects the finished pressed product from nadira on the side surface and destruction. The application of the proposed method and device is possible for hot compaction of difficultly deformable powder alloys and composite materials. In this case, hot pressing is carried out with heating in a vacuum.

Для предотвращения схватывания сопрягаемых поверхностей обоймы 2 и разборной матрицы 1 применяют антиадгезионную смазку, в качестве которой может применяться коллоидная смазка на водной основе с антифрикционными наполнителями, имеющими низкую упругость пара в вакууме при температуре прессования. После нанесения смазки для удаления из нее влаги применяется сушка при температуре 200-400°С. Аналогичная смазка наносится на внутреннюю поверхность разборной матрицы 1, формирующую цилиндрический канал, и контактирующие с порошковым материалом и матрицей поверхности пресс-шайб 4, 5 или цилиндрической вставки 7. Во избежание миграции компонентов смазки в порошковый материал после нанесения смазки и сушки перед загрузкой порошка в рабочую зону разборной матрицы помещают экран из материала, соответствующего основе прессуемого порошкового материала.To prevent the mating surfaces of the casing 2 and the collapsible matrix 1 to set, a release agent is used, which can be water-based colloidal lubricant with antifriction fillers having low vapor pressure in a vacuum at a compression temperature. After applying the grease, drying is used to remove moisture from it at a temperature of 200-400 ° C. A similar lubricant is applied to the inner surface of the collapsible matrix 1, forming a cylindrical channel, and the surfaces of the press washers 4, 5 or cylindrical insert 7 in contact with the powder material and the matrix. In order to avoid the migration of the components of the lubricant into the powder material after applying the lubricant and drying before loading the powder into the working area of the collapsible matrix is placed a screen of material corresponding to the basis of the pressed powder material.

Пример 1. Горячее прессование порошкового алюминиевого сплава САС-1 по схеме одностороннего приложения нагрузки.Example 1. Hot pressing of powder aluminum alloy SAS-1 according to the scheme of unilateral application of the load.

На контактные поверхности и поверхность внутреннего цилиндрического канала матрицы и пресс-шайб для прессования по схеме одностороннего приложения нагрузки наносили антиадгезионную смазку. После сушки смазки (400°С, 2 ч) поверхности оснастки, контактирующие с порошковым материалом, защищали экраном в виде фольги из чистого алюминия. Во внутренний цилиндрический канал после сборки устройства засыпали порошок сплава САС-1 состава Al - 28% Si - 5,8% Ni. Диаметр канала составлял 70 мм, верхней и нижней пресс-шайб - 69,5 мм. Детали устройства изготавливали из стали 4Х5МФС, обработанной на НКСэ 44-48. Устройство с порошковым материалом нагревали до 520°С в вакууме 10-3-10-4 торр, после чего усилием Р поводили прессование. Давление при прессовании составляло 10 МПа. Для выпрессовки готового изделия 14 под обойму 2 вводили опору 10, для чего предварительно опускали вниз опору 6. Верхняя пресс-шайба 4 повисает на байонете пуансона, на ней удерживаются силами трения готовое изделие 14, разборная матрица 1 с обоймой 2 и нижняя пресс-шайба 5. После установки опоры 10, ходом опоры 6 вверх до контакта опоры 10 с обоймой 2 разгружали байонет, разъединяли пуансон 3 и верхнюю пресс-шайбу 4, вновь опускали опору 6 вниз. При этом обойма 2 опиралась на опору 10, установленную на опоре 6. Выпрессовку разборной матрицы 1 из обоймы 2 производили нажатием пуансона 3 на разборную матрицу 1 через шайбу 9. После выпрессовки раскрывали разборную матрицу 1 и извлекали готовую прессованную заготовку 14. Плотность изделия составила 2,704-2,713 г/см3 (близко к 100% расчетной), выход годного - 100%.Anti-adhesive lubricant was applied to the contact surfaces and the surface of the inner cylindrical channel of the matrix and press washers for pressing according to the scheme of unilateral application of the load. After drying the lubricant (400 ° С, 2 h), the tool surfaces in contact with the powder material were protected by a screen in the form of a foil of pure aluminum. After assembly of the device, the powder of the САС-1 alloy of the composition Al - 28% Si - 5.8% Ni was poured into the inner cylindrical channel. The channel diameter was 70 mm, the upper and lower press washers - 69.5 mm. Parts of the device were made of steel 4X5MFS processed on NKS e 44-48. The device with the powder material was heated to 520 ° C in a vacuum of 10 -3 -10 -4 Torr, after which the pressing P was pressed. Pressing pressure was 10 MPa. To extrude the finished product 14, a support 10 was inserted under the clip 2, for which the support 6 was previously lowered down. The upper press washer 4 hangs on the punch mount, the finished product 14, the collapsible matrix 1 with the clip 2 and the lower press was held by friction forces. 5. After installing the support 10, by moving the support 6 up to the contact of the support 10 with the clip 2, the mount was unloaded, the punch 3 and the upper press washer 4 were disconnected, the support 6 was again lowered down. In this case, the holder 2 rested on the support 10 mounted on the support 6. The collapsible matrix 1 was pressed out from the holder 2 by pressing the punch 3 on the collapsible matrix 1 through the washer 9. After pressing out, the collapsible matrix 1 was opened and the finished pressed billet 14 was removed. The product density was 2.704 -2.713 g / cm 3 (close to 100% of the calculated), the yield is 100%.

Пример 2. Горячее прессование порошкового композиционного материала с алюминиевой матрицей по схеме двухстороннего приложения нагрузки.Example 2. Hot pressing of a powder composite material with an aluminum matrix according to the scheme of bilateral loading.

На контактные поверхности и поверхность внутреннего цилиндрического канала устройства и пресс-шайб для прессования по схеме двухстороннего приложения нагрузки наносили антиадгезионную смазку, сушили ее (400°С, 2 ч), поверхности матрицы и пресс-шайб защищали экраном из фольги из чистого алюминия, как в примере 1. Во внутренний цилиндрический канал после сборки устройства засыпали порошок композиционного материала состава Al - 42,5% Si - 3% Ni. Диаметр канала составлял 70 мм, верхней и нижней пресс-шайб - 69,5 мм. Детали устройства изготавливали из стали 4Х5МФС, обработанной на НКСэ 44-48. Порошок подпрессовывали при температуре 450°С давлением 1-2 МПа, после чего снимали давление и извлекали съемное разъемное кольцо 8. Затем нагревали обойму 2, разборную матрицу 1, пресс-шайбы 4, 7 и порошковый материал 14 до 550°С внешним источником в вакууме 10-3-10-4 торр. Усилием Р, соответствующим давлению 10 МПа, производили прессование порошкового материала. При этом разборная матрица 1 с надетой на ней обоймой 2 оказывалась плавающей. Таким образом, при неподвижной опоре 6 обеспечивались условия объемного сжатия порошка по схеме двухстороннего приложения нагрузки. Выпрессовку осуществляли аналогично примеру 1. Плотность изделия составила 2,56-2,565 г/см3 (99,2-99,5% расчетной плотности), выход годного - 95%.A release agent was applied to the contact surfaces and the surface of the inner cylindrical channel of the device and press washers according to the double-sided loading scheme, dried (400 ° C, 2 h), the surfaces of the matrix and press washers were protected by a pure aluminum foil screen, as in example 1. After assembly of the device, powder of a composite material of the composition Al — 42.5% Si — 3% Ni was poured into the inner cylindrical channel. The channel diameter was 70 mm, the upper and lower press washers - 69.5 mm. Parts of the device were made of steel 4X5MFS processed on NKS e 44-48. The powder was pressed at a temperature of 450 ° C with a pressure of 1-2 MPa, after which the pressure was removed and the detachable split ring 8 was removed. Then, the cage 2, collapsible matrix 1, press washers 4, 7 and powder material 14 were heated to an external source of 550 ° C vacuum 10 -3 -10 -4 torr. By force P, corresponding to a pressure of 10 MPa, the powder material was pressed. In this case, the collapsible matrix 1 with the clip 2 on it turned out to be floating. Thus, with the stationary support 6, the conditions of volumetric compression of the powder were ensured according to the scheme of two-sided application of the load. Pressing out was carried out analogously to example 1. The density of the product was 2.56-2.565 g / cm 3 (99.2-99.5% of the calculated density), the yield was 95%.

Таким образом, увеличение выхода годных изделий и повышение плотности при прессовании твердых труднодеформируемых порошковых сплавов и композиционных материалов осуществляется в результате:Thus, an increase in the yield of useful products and an increase in density during the pressing of hard hardly deformed powder alloys and composite materials is carried out as a result of:

- саморегулируемой жесткой фиксации прессуемых изделий в матрице, исключающей нарушение условий объемной осадки и формы изделия из-за различия теплового расширения фиксирующих элементов,- self-regulatory rigid fixation of the molded products in the matrix, eliminating the violation of the conditions of volumetric upsetting and shape of the product due to differences in thermal expansion of the fixing elements,

- сохранения условий объемного сжатия после приложения усилия прессования вследствие выбора угла отклонения боковой поверхности конуса от вертикали в пределах угла самоторможения,- maintaining the conditions of volumetric compression after applying the pressing force due to the choice of the angle of deviation of the side surface of the cone from the vertical within the angle of self-braking,

- применения антиадгезионных коллоидных смазок на водной основе и экрана, предотвращающего миграцию смазок в порошковый материал,- the use of water-based anti-adhesive colloidal lubricants and a screen to prevent the migration of lubricants into the powder material,

- соблюдения установленной последовательности операций при прессовании и выпрессовке готовой заготовки.- compliance with the established sequence of operations during pressing and extrusion of the finished workpiece.

Claims (5)

1. Способ горячего прессования твердых труднодеформируемых порошковых материалов, включающий использование разборной матрицы, сопряженной по конической поверхности с охватывающей ее обоймой, пуансона и элемента для фиксации торцевой поверхности изделия, загрузку порошкового материала во внутреннюю полость матрицы, вакуумирование, нагрев, уплотнение и прессование порошкового материала с последующей выпрессовкой и освобождением изделия путем снятия обоймы с конусной поверхности разборной матрицы, отличающийся тем, что наклон сопряженной боковой конической поверхности матрицы и обоймы выбирают в пределах угла самоторможения, в рабочую зону разборной матрицы помещают экран, перед прессованием обеспечивают опережающий нагрев обоймы, свободно надетой на разборную матрицу, ее сползание и дополнительное стягивание разборной матрицы, при этом выпрессовку производят после установки опоры под обойму нажатием пуансона на разборную матрицу.1. A method of hot pressing solid hardly deformed powder materials, including the use of a collapsible matrix conjugated along a conical surface with its cage, a punch and an element for fixing the end surface of the product, loading powder material into the internal cavity of the matrix, evacuating, heating, compacting and pressing powder material followed by pressing and releasing the product by removing the cage from the conical surface of the collapsible matrix, characterized in that the inclination of the mate of the lateral conical surface of the matrix and cage are selected within the angle of self-braking, a screen is placed in the working area of the collapsible matrix, before pressing, the heating of the cage, freely worn on the collapsible matrix, is provided, its sliding and additional tensioning of the collapsible matrix, while pressing out after installing the support under clip by pressing a punch on a collapsible matrix. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разборная матрица и сопряженная с ней по конической поверхности охватывающая обойма в процессе прессования являются плавающими.2. The method according to claim 1, characterized in that the collapsible matrix and the female cage mating with it on a conical surface are floating during the pressing process. 3. Устройство для горячего прессования твердых труднодеформируемых порошковых материалов, содержащее разборную матрицу, сопряженную по конической поверхности с охватывающей ее обоймой, пуансон и элемент для фиксации торцевой поверхности, отличающееся тем, что пуансон выполнен со съемной пресс-шайбой, элемент для фиксации торцевой поверхности выполнен в виде установленной на опору нижней пресс-шайбы, на которую опирается разборная матрица, а обойма свободно установлена на разборную матрицу.3. A device for hot pressing hard hardly deformable powder materials, comprising a collapsible matrix, mated on a conical surface with a clip surrounding it, a punch and an element for fixing the end surface, characterized in that the punch is made with a removable press washer, the element for fixing the end surface is made in the form of a lower press washer mounted on a support, on which a collapsible matrix is supported, and the clip is freely mounted on a collapsible matrix. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нижняя пресс-шайба выполнена цилиндрической с выступающей центральной частью, входящей в отверстие разборной матрицы.4. The device according to claim 3, characterized in that the lower press washer is made cylindrical with a protruding central part included in the hole of the collapsible matrix. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нижняя пресс-шайба выполнена составной в виде центрального цилиндра, входящего в отверстие разборной матрицы, и разъемного кольца, на которое опирается разборная матрица. 5. The device according to claim 3, characterized in that the lower press washer is made integral in the form of a central cylinder entering the hole of the collapsible matrix, and a split ring, on which the collapsible matrix is supported.
RU2010150131/02A 2010-12-08 2010-12-08 Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end RU2451576C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150131/02A RU2451576C1 (en) 2010-12-08 2010-12-08 Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150131/02A RU2451576C1 (en) 2010-12-08 2010-12-08 Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2451576C1 true RU2451576C1 (en) 2012-05-27

Family

ID=46231625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010150131/02A RU2451576C1 (en) 2010-12-08 2010-12-08 Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2451576C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745745C2 (en) * 2019-04-26 2021-03-31 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of manufacture of components of an electrochemical cell for thermal chemical current sources and tooling design for manufacture thereof
CN115849993A (en) * 2022-11-18 2023-03-28 四川航天川南火工技术有限公司 Energy-containing powder suspension type pressing tool and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1079359A1 (en) * 1983-01-14 1984-03-15 Украинский Научно-Исследовательский Институт Специальных Сталей,Сплавов И Ферросплавов Installation for hot compacting of powder
SU1456282A1 (en) * 1987-03-30 1989-02-07 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Method and apparatus for compacting powders of refractory compounds
EP0863980B1 (en) * 1995-11-30 2001-10-10 Unilever Plc Process for the manufacture of shaped articles from detergent compositions
EP0753396B2 (en) * 1995-07-14 2006-03-01 S.I.T.I. S.p.A. Società Impianti Termoelettrici Industriali Device suitable to be used with a pressing apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1079359A1 (en) * 1983-01-14 1984-03-15 Украинский Научно-Исследовательский Институт Специальных Сталей,Сплавов И Ферросплавов Installation for hot compacting of powder
SU1456282A1 (en) * 1987-03-30 1989-02-07 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Method and apparatus for compacting powders of refractory compounds
EP0753396B2 (en) * 1995-07-14 2006-03-01 S.I.T.I. S.p.A. Società Impianti Termoelettrici Industriali Device suitable to be used with a pressing apparatus
EP0863980B1 (en) * 1995-11-30 2001-10-10 Unilever Plc Process for the manufacture of shaped articles from detergent compositions

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745745C2 (en) * 2019-04-26 2021-03-31 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of manufacture of components of an electrochemical cell for thermal chemical current sources and tooling design for manufacture thereof
CN115849993A (en) * 2022-11-18 2023-03-28 四川航天川南火工技术有限公司 Energy-containing powder suspension type pressing tool and method
CN115849993B (en) * 2022-11-18 2024-05-14 四川航天川南火工技术有限公司 Suspension type pressing tool and method for energetic powder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2593054C2 (en) Method and device for production of metal part using a device for casting and forming
KR101366721B1 (en) Improved method for preparation metal-matrix composite and device for implementing said method
KR20130101444A (en) Lubrication processes for enhanced forgeability
CN202097389U (en) Wheel mold formed by gravity pouring extrusion
RU2451576C1 (en) Method of hot compaction of solid hard-to-deform powder materials and device to this end
CN105728708B (en) A kind of production method of high density long-life tungsten-molybdenum alloy crucible
CN106994513A (en) The vacuum heating-press sintering mould and its application method of a kind of cavity
CN103909132A (en) Reverse drawing method for soft die with peripheral auxiliary thrust
CN108889922A (en) A kind of the compound of high-performance wrought magnesium alloy prepares mold
US4371396A (en) Method for manufacturing billets, from metal powder, intended to be subsequently rolled or forged
US20110289997A1 (en) Method and apparatus for fabricating articles from metals having a hexagonal close packed crystal structure
RU2709886C1 (en) Friction articles manufacturing method
CN102601142B (en) Magnesium alloy extruding-forging forming process and magnesium alloy extruding-forging forming device
RU2653385C2 (en) Method of producing frictional articles
RU2008135768A (en) METHOD FOR MANUFACTURING BEARING INSERT (OPTIONS)
CN202367205U (en) Hot-pressing sintering mould
CN202490842U (en) Magnesium alloy swaging forming device
CN213080070U (en) Large-size vacuum hot-pressing beryllium material anti-falling mold and vacuum hot-pressing forming equipment
MY147916A (en) Glass forming apparatus and method
JP6915206B2 (en) Molten forging method for thin-walled shell molds
CN103879085A (en) Pure aluminum coated SiC particle reinforced magnesium matrix composite, as well as preparation and application thereof
CN202490841U (en) Magnesium-zinc-zirconium alloy formation device
CN103831385A (en) Forging die
CN110586678B (en) Extrusion processing method for removing macrocrystalline ring on surface of aluminum alloy
RU2457055C2 (en) Method of metal hydroextrusion